[发明专利]煤层应变、渗流、驱替及射流综合试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种煤层应变、渗流、驱替及射流综合试验装置，包括煤心室、振动器、超声波发生器、甲烷气源、渗流驱替气源、手摇泵、电阻率测定仪、储气罐、气控阀、爆破片组件、释放筒、压力传感器、高压阀、干燥剂、气体流量计、应变测量密封容器和应变仪。同时，本发明还提供了一种煤层应变、渗流、驱替及射流综合试验方法，包括设备试漏、高压气体渗流试验、高压气体驱替试验、高压气体射流试验、电阻率测定试验、高压应变测量。用于进行气体渗透煤心后再成功致裂煤样的试验，同时还能进行煤样气体驱替试验、煤心在高压及气体渗透下的电阻率测定以及煤层高压应变测量，使试验结果更接近真实状况。

技术领域

本发明属于煤样综合性试验装置及方法，用于进行气体渗透煤心后再成功致裂煤样的试验，同时还能进行煤样气体驱替试验、煤心在高压及气体渗透下的电阻率测定以及煤层高压应变测量，使试验结果更接近真实状况。

背景技术

气体渗流是指气体在多孔介质中的流动。气体渗流与液体渗流的根本性区别在于气体具有较大的压缩性，在渗流过程中，体积随温度和压力等发生变化。气体射流是指气体从管口、孔口、狭缝射出的流动。对于煤层开采来说，煤层处于地下层，不可避免受到瓦斯等气体渗流，通常利用气体射流致裂进行煤层开采，或在开采前进行气体驱替，方便甲烷气体的抽采，因此有必要进行气体渗流试验、气体射流、气体驱替、煤层应变以及电阻率的测量，用于指导煤层安全高效开采。

现目前，在试验室里，常用试件箱来模拟各种气体在煤样中的渗流试验，但现有的试件箱试验条件还相对有限，无法真实模拟煤样在不同压力、不同温度以及地下波等因素影响下的地下真实状况。同时，气体渗流试验、气体射流试验单独进行，造成资源浪费。

发明内容

针对现目前试件箱模拟各种气体在煤样中的渗流试验的局限性，且气体渗流试验与射流试验单独进行浪费资源的缺陷，本发明拟提供一种煤层应变、渗流、驱替及射流综合试验装置，能更加真实地模拟煤样在不同压力、不同温度以及地下波等地下真实状况下的气体渗流情况，并能同时进行气体射流试验、气体驱替试验、应变测量及电阻率测量，以节约资源。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种煤层应变、渗流、驱替及射流综合试验装置，包括煤心室、振动器、超声波发生器、甲烷气源、渗流驱替气源、手摇泵、电阻率测定仪、储气罐、气控阀、爆破片组件、释放筒和应变测量密封容器，所述甲烷气源、渗流驱替气源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提供甲烷气体、渗流驱替气体，甲烷气源、渗流驱替气源各配备有一个高压阀并共用一个压力传感器，煤心室的右侧通过排气管路依次连接有压力传感器、高压阀、干燥剂和气体流量计；所述振动器安装在煤心室的左端为煤心室提供振动，超声波发生器安装在煤心室上为煤心室提供超声波，所述手摇泵为煤心室提供环向压力和轴向压力，所述电阻率测定仪用于测量煤心室的煤样在高压及气体渗流下的电阻率，所述储气罐通过管路连接在排气管路的压力传感器前，且储气罐配备有高压阀和放空阀，排气管路的压力传感器与高压阀之间通过管路依次连接有所述气控阀、爆破片组件和释放筒；所述渗流驱替气源通过管路能向应变测量密封容器内注入气体，所述应变测量密封容器用于盛放外表面贴有应变片的煤样，并通过应变片接口与应变仪相连以读取煤样的应变参数，所述应变测量密封容器配备有高压阀和放空阀，所述应变测量密封容器的内腔和煤心腔均为圆柱形，且直径相同。