[发明专利]卸压煤层气开发模拟的围岩相似材料及其制备方法

权利要求书

1.一种卸压煤层气开发模拟的围岩相似材料，包括石英砂、石膏、高岭土或滑石粉、硼砂和水，其特征在于：所述的石英砂为骨料，石膏、高岭土或滑石粉为胶结物，水为调和剂，硼砂为缓凝剂，按质量计份配成脆性围岩相似材料和塑性围岩相似材料，所述脆性围岩相似材料的配比为80目石英砂90-100份，1250目高强石膏粉300-320份，1250目高岭土90-100份，去离子水110-120份，硼砂1份；所述的塑性围岩相似材料的配比为80目石英砂100-110份，1250目高强石膏粉45-50份，1250目滑石粉45-50份，去离子水50-55份，硼砂0.5份。

2.实施权利要求1所述卸压煤层气开发模拟的围岩相似材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)根据煤层气勘查工作中煤岩心录井、构造煤顶底板采样测试结果确定脆性围岩相似材料、或塑性围岩相似材料在煤系地层结构重构相似物理模型中的位置及各分层厚度；

(b)根据含构造煤煤层的煤系地层结构重构相似物理模型中的脆性围岩相似材料、或塑性围岩相似材料的各分层厚度，分别计算各分层的脆性围岩相似材料原料、或塑性围岩相似材料原料的总质量，按80目石英砂90-100份，1250目高强石膏粉300-320份，1250目高岭土90-100份，去离子水110-120份，硼砂1份的质量配比称取脆性围岩相似材料各原料；按80目石英砂100-110份，1250目高强石膏粉45-50份，1250目滑石粉45-50份，去离子水50-55份，硼砂0.5份的质量配比称取塑性围岩相似材料各原料；

(c)将脆性或塑性围岩相似材料中的配料硼砂分别溶于去离子水中，充分搅拌使其溶解；

(d)将脆性或塑性围岩相似材料中的其它配料分别混合并搅拌均匀，然后分别加入含硼砂的去离子水并立即搅拌，最终使所有相似材料原料均匀混合；

(e)分别将混合均匀的脆性或塑性围岩相似材料原料平铺于加载装置的压力仓体内，利用固定于加载装置反力架上的液压油缸及反力架前端连接的刚性压板自压力仓体顶部施加成型压力；

(f)利用包裹压力仓体的电热套对压力仓体加热，分别使已经压制成型的脆性或塑性围岩相似材料升温，并在压力仓体内部对围岩相似材料进行养护；

(g)根据煤系地层结构重构相似物理模型，分别在脆性围岩相似材料、或塑形围岩相似材料之上继续分层装填、压实成型、养护另一上覆煤岩层相似材料。

3.根据权利要求2所述卸压煤层气开发模拟的围岩相似材料的制备方法，其特征在于：所述的脆性围岩相似材料施加的成型压力为5MPa，成型时间为5h；所述的塑性围岩相似材料施加的成型压力为3.2MPa，成型时间为6h。

4.根据权利要求2所述卸压煤层气开发模拟的围岩相似材料的制备方法，其特征在于：所述分别使已经压制成型的脆性或塑性围岩相似材料升温的温度约45-55℃，并在压力仓体内部对围岩相似材料进行养护的时间为3.5-4.5h。

5.根据权利要求2所述卸压煤层气开发模拟的围岩相似材料的制备方法，其特征在于：所述的脆性围岩相似材料原料、塑性围岩相似材料原料总质量根据相同原料配比、成型条件下确定的脆性围岩相似材料、塑性围岩相似材料的视密度与脆性围岩相似材料、塑性围岩相似材料分层厚度计算得出。