[发明专利]煤层应变、渗流、驱替及射流综合试验装置及方法

权利要求书

1.一种煤层应变、渗流、驱替及射流综合试验装置，其特征在于：包括煤心室、振动器（19）、超声波发生器（20）、甲烷气源（21）、渗流驱替气源（22）、手摇泵（23）、电阻率测定仪（24）、储气罐（25）、气控阀（26）、爆破片组件（27）、释放筒（28）和应变测量密封容器（29），所述甲烷气源（21）、渗流驱替气源（22）通过进气管路并联在煤心室的左侧，并能分别为煤心室的煤心腔（A）提供甲烷气体、渗流驱替气体，甲烷气源（21）、渗流驱替气源（22）各配备有一个高压阀（15）并共用一个压力传感器（14），煤心室的右侧通过排气管路依次连接有压力传感器（14）、高压阀（15）、干燥剂（17）和气体流量计（18）；所述振动器（19）安装在煤心室的左端为煤心室提供振动，超声波发生器（20）安装在煤心室上为煤心室提供超声波，所述手摇泵（23）为煤心室提供环向压力和轴向压力，所述电阻率测定仪（24）用于测量煤心室的煤样在高压及气体渗流下的电阻率，所述储气罐（25）通过管路连接在排气管路的压力传感器（14）前，且储气罐（25）配备有高压阀（15）和放空阀（16），排气管路的压力传感器（14）与高压阀（15）之间通过管路依次连接有所述气控阀（26）、爆破片组件（27）和释放筒（28）；所述渗流驱替气源（22）通过管路能向应变测量密封容器(29)内注入气体，所述应变测量密封容器（29）用于盛放外表面贴有应变片的煤样，并通过应变片接口（29a）与应变仪（30）相连以读取煤样的应变参数，所述应变测量密封容器（29）配备有高压阀（15）和放空阀（16），所述应变测量密封容器（29）的内腔和煤心腔（A）均为圆柱形，且直径相同；

所述煤心室包括圆钢筒（1）、环向压力传递套（2）、T型封头（3）、PEEK套（4）、锥形钢套（5）、右活塞套（6）、右第一压套（7）、右第二压套（8）、左第一压套（9）、左第二压套（10），所述环向压力传递套（2）置于圆钢筒（1）内，环向压力传递套（2）的外径小于圆钢筒（1）的内径，两个所述T型封头（3）左右间隔地相对安装在环向压力传递套（2）内，每个T型封头（3）的杆部各套装有一个所述PEEK套（4），环向压力传递套（2）的左右两端部直径变大并通过锥形钢套（5）结合密封圈（12）抵紧密封，从而在环向压力传递套（2）、两个T型封头（3）之间形成圆柱形的煤心腔（A），在环向压力传递套（2）与圆钢筒（1）之间形成环向压力施加腔（B）；所述左第一压套（9）螺接在圆钢筒（1）的左端并抵紧在左侧的锥形钢套（5）后，所述左第二压套（10）的前端螺接在左第一压套（9）内并通过环向垫块（11）抵紧在左侧的PEEK套（4）后；所述右第一压套（7）螺接在圆钢筒（1）的右端并抵紧在右侧的锥形钢套（5）后，右第二压套（8）固设在右第一压套（7）的后方，右活塞套（6）穿过右第二压套（8）、右第一压套（7）后抵紧在右侧的PEEK套（4）后，右活塞套（6）的中部设置有环向凸起（6a）并能在右第二压套（8）的大内径段内左右滑动，右第二压套（8）大小内径段的分界面作为右活塞套（6）的右移终止限位面；

所述圆钢筒（1）的侧壁上设置有两个环向高压液接口（a）并通过管路与手摇泵（23）相连，右第二压套（8）的侧壁上设置有两个轴向高压液接口（b）并通过管路与手摇泵（23）相连，两个T型封头（3）上各设置有一个渗流高压气体及电阻率测定仪PEEK绝缘接头共用接口（d）。

2.按照权利要求1所述的煤层应变、渗流、驱替及射流综合试验装置，其特征在于：所述圆钢筒（1）的侧壁上设置有环向压力传感器安装孔（c），右第二压套（8）的侧壁上设置有轴向压力传感器安装孔（d），且轴向压力传感器安装孔（d）与轴向高压液接口（b）分别位于环向凸起（6a）的左右两侧；所述圆钢筒（1）的外侧壁中部局部被削平作为超声波发生器（20）的安装平台，所述振动器（19）连接在煤心室的左端进口处。

3.按照权利要求1或2所述的煤层应变、渗流、驱替及射流综合试验装置，其特征在于：与所述煤心室相连的渗流高压气体管、高压液管均为软管，煤心室置于温水浴中。