[发明专利]煤岩割理压缩系数测试装置、确定方法及系统

权利要求书

1.一种煤岩割理压缩系数确定方法，其特征在于，所述的方法利用煤岩割理压缩系数测试装置确定煤岩割理压缩系数，所述方法包括：

确定岩样在初始围压下的煤岩的孔隙度、弹性模量以及泊松比；

对岩样施加不同围压提供压力差，确定无因次压差对数与时间的斜率关系及在不同围压下的平均孔隙压力；

根据无因次压差对数与时间的斜率关系、煤岩孔隙度、弹性模量、泊松比、不同围压下的平均孔隙压力以及预先建立的割理压缩系数模型确定割理压缩系数；其中，

所述的煤岩割理压缩系数测试装置包括：脉冲发生器，上游气体仓，岩心夹持器，温度控制器，温控箱，下游气体仓，氦气罐以及平流泵；其中，

脉冲发生器的出口通过上游气体仓连接到岩心夹持器入口，所述下游气体仓的一端的出口连接岩心夹持器的出口，下游气体仓的另一端的出口连接一出口截止阀，平流泵通过高压管线连接岩心夹持器的外仓，脉冲发生器的出口还通过管线连接到下游气体仓的另一端的出口，所述岩心夹持器设置于温控箱内，温度控制器与温控箱连接控制温控箱温度，氦气罐通过氦气截止阀连接到所述脉冲发生器的入口；

所述的对岩样提供压力差，确定无因次压差对数与时间的斜率关系包括：

对岩样提供压力差，获取不同时刻的上游气体仓压力数据、下游气体仓压力数据；

根据不同时刻的上游气体仓压力数据、下游气体仓压力数据和下式确定无因次压差；

其中，Δp_D(t)为t时刻的无因次压差；p₁(t)为t时刻上游气体仓压力；p₂(t)为t时刻下游气体仓压力；p₁(0)为初始时刻上游气体仓压力；p₂(0)为初始时刻下游气体仓压力；Δp(t)为t时刻上、下游气体仓压力差；Δp(0)为0时刻上、下游气体仓压力差；

根据所述无因次压差和下式确定无因次压差对数与时间的斜率；

其中，m为无因次压差对数与时间的斜率；n为计数点的个数；t_n为第n个计算点的时间；t_n-1为第n-1个计算点的时间；Δp(t_n)为t_n时刻的上、下游气体仓压力差；Δp(t_n-1)为t_n-1时刻的上、下游气体仓压力差；p₂(t_n)为t_n时刻下游气体仓压力；p₂(t_n-1)为t_n-1时刻下游气体仓压力；

所述的预先建立的割理压缩系数模型为：

其中，C_f为割理压缩系数；E为煤岩弹性模量；ν为煤岩泊松比；φ₀为初始围压的煤岩孔隙度；ΔP_e为煤岩围压与初始围压的差，m无因次压差对数与时间的斜率；P_m0为初始围压下平均孔隙压力；P_m为不同围压下平均孔隙压力。

2.如权利要求1所述的煤岩割理压缩系数确定方法，其特征在于，对岩样施加不同围压时，每次增加1MPa～2MPa，围压的变化不少于5组，围压最大值不超过20MPa。

3.如权利要求1所述的煤岩割理压缩系数确定 方法，其特征在于，所述的装置还包括：围压传感器、上游压力传感器以及下游压力传感器；

所述的上游压力传感器连接到上游压力仓，所述的下游压力传感器连接到下游压力仓，所述围压传感器设置于平流泵与岩心夹持器的外仓之间。

4.如权利要求1所述的煤岩割理压缩系数确定 方法，其特征在于，所述的装置还包括：

脉冲发生器截止阀，设置于所述脉冲发生器与上游气体仓之间；

上游压力截止阀，设置于所述上游气体仓与岩心夹持器的之间；

下游压力截止阀，设置于所述岩心夹持器与下游气体仓之间；

围压截止阀，设所述置于围压传感器与平流泵之间；

旁通截止阀，设置于脉冲发生器的出口与下游气体仓的另一端的出口的管线。