[发明专利]一种用于多分支水平井瓦斯抽采的物理实验箱体

说明书

本发明公开了一种用于多分支水平井瓦斯抽采的物理实验箱体，包括：整体部分和压力传感器、温度传感器密封结构。整体部分包括箱体、箱体盖板、密封凹槽、注气孔、数据采集孔和抽采孔。压力监测部分包括：压力传感器、数据采集管、不锈钢卡套接头、密封橡圈。温度监测部分包括：无纸记录仪、热电偶测温线、不锈钢卡套接头、数据采集管、密封橡圈、环氧树脂、温度传感器。本发明可以研究瓦斯抽采过程中煤层孔隙压力、温度的变化规律，以实现对煤层状态的实时监测；还可以利用箱体前后分别预设的气孔进行二元或多元气体注气驱替实验，实时监测抽采口的气体组分及浓度的变化。

技术领域

本发明属于煤层瓦斯抽采实验领域，具体是一种用于多分支水平井瓦斯抽采的物理实验箱体。

背景技术

煤层气是一种潜在的洁净的能源，在当前能源紧张的局势下，加快煤层气开发利用，对改善我国能源结构、实现能源的充分利用和减少环境污染等具有重要的现实意义。虽然我国煤层气资源丰富，但是煤层气多赋存于地质构造复杂，形态多样的煤田中，最常见的煤层气开发方式有井下瓦斯抽采和地面钻井排采。出于安全生产的原则，大部分煤矿煤层气的利用率较低，为了保证煤层气的可采性，并获得一定的经济效益，需要对煤层地质构造、含气量以及煤层气资源量进行必要的合理开发。

煤层瓦斯治理和利用的难度较大，在理论和技术研究方面存在许多关键性难题，尤其在实验方面，无法保证所研究对象及环境是真实的原岩应力场和瓦斯渗流场，这对实验结果造成很大的偏差，无法达到真正意义上的“仿真”。基于此，开发出一种适合研究煤层气开采过程中煤层气赋存条件及煤储层参数的演化规律的物理实验箱体，用于填补理论方面关于煤层气开采物理实验装置的空白，为研究煤层气开采全过程提供一种新的手段。

运用该物理实验箱体，在进行有关相似材料模拟和物理模拟实验时，可以对各个矿区的煤储层中压力和温度进行探究，为完善煤层气开采制度及提高煤储层瓦斯抽采效率提供理论依据。

发明内容

为完善瓦斯赋存及抽采方面的理论研究，达到“仿真”的效果，本发明目的是提供一种用于多分支水平井瓦斯抽采的物理实验箱体，作为模拟煤层瓦斯赋存条件并保证整个过程的密封装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种用于多分支水平井瓦斯抽采的物理实验箱体，包括实验箱体（整体部分）及压力监测部分（压力传感器密封结构）、温度监测部分（温度传感器密封结构）。

所述实验箱体上左右相对的两侧面均设置有数据采集孔，实验箱体前后两侧分别设置有一个抽采孔，所述实验箱体上盖有密封盖，所述密封盖中央设有注气孔。

所述压力监测部分为：所述实验箱体左侧的数据采集孔内安装密封卡套，位于传感器柜体内的压力传感器分别连接数据采集管后穿过相应的密封卡套伸入至实验箱体内，所述密封卡套外端通过密封胶圈安装卡套接头后将该数据采集气路管固定。

所述温度监测部分为：所述实验箱体右侧的数据采集孔内安装密封卡套，所述密封卡套内穿过数据采集管，每根数据采集管内通过环氧树脂密封穿过测温线，所述密封卡套外端通过密封胶圈安装卡套接头后将该数据采集管固定，所述测温线一端与埋设于实验箱体的温度传感器连接、其另一端连接无纸记录仪。

进行压力传感器监测时，煤层内各点处气体压力由气体压力传感器监测，由于压力传感器体积大，埋入煤层会影响实验效果，所以在实验过程中采取箱体外测量的方式进行监测，整个监测及密封系统主要由压力传感器、数据采集管、不锈钢卡套接头等组成，数据采集路管末端放置在测点处，将测点处的气体压力传送到实验箱体外侧的压力传感器处进行测量。为减小不锈钢气路管内气体含量的差异对监测结果的影响，不锈钢气路管长度均相等。

对于煤层温度的监测需要将温度传感器埋于箱体内部，温度传感器的热电偶测温线需要穿过箱体连接到无纸记录仪上进行监测，温度监测孔的密封方法就是在压力监测孔密封的基础上将热电偶测温线穿过不锈钢气路管注入环氧树脂进行密封。