[实用新型]一种受载煤岩非稳态瓦斯-水两相渗流实验装置

说明书

本实用新型公开了一种受载煤岩非稳态瓦斯‑水两相渗流实验装置，包括煤样夹持器单元、压力监测计量单元、气体供给单元、液体供给单元、回压单元和气水分离计量单元。通过煤样夹持器单元可模拟煤岩高温高压原位地层条件；压力监测计量单元通过压力传感器实现了压力的梯度测量；气体供给单元实现煤样夹持器上游压力的精确控制；液体供给单元测得水相渗透率；通过回压单元可防止在高温实验中煤样内以及煤样出口处液体的汽化，并实现模拟煤层开采时的生产压差；最终通过气水分离计量单元可精确计量瓦斯、水流量，并计算煤样瓦斯‑水相对渗透率和对应的含水饱和度，能实现在模拟煤岩高温高压原位地层条件下渗流特性的研究，直观性强。

技术领域

本实用新型涉及渗流力学技术领域，具体涉及一种用于模拟煤储层高温、高压环境下的受载煤岩非稳态瓦斯-水两相渗流实验装置。

背景技术

我国煤炭资源丰富,可供利用的煤炭储量约占世界煤炭储量的11.67%，居世界第三位，据《中国能源展望 2030》报告，未来煤炭的消费比重虽有所下降，但在未来较长时间内仍将作为我国主要能源且不会改变。

煤层瓦斯又称煤层气，是一种洁净而经济的资源，开发利用前景非常广阔，可替代正在减少的其它常规能源，但这种窒息性和爆炸性的气体同时也是造成煤矿井下发生重大事故的根源，目前井下瓦斯抽采是防治瓦斯灾害的主要有效措施。原位地层条件下，煤岩都是含水的，为降低瓦斯灾害进行的井下瓦斯抽采必须考虑煤层水分对瓦斯流动的影响，但是目前国内外有关瓦斯-水两相渗流规律的研究不多，尤其高温高压下的两相渗流研究的更少，因此须通过实验技术的改进逐一解决这些问题，受载煤岩非稳态瓦斯-水两相渗流实验装置的研制为深入研究高温高压条件下煤岩气水两相渗流提供了技术支持。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种受载煤岩非稳态瓦斯-水两相渗流实验装置，能实现在模拟煤岩高温高压原位地层条件下开展的煤体中瓦斯-水两相渗流特性的研究。

本实用新型的技术方案是：一种受载煤岩非稳态瓦斯-水两相渗流实验装置，包括：

煤样夹持器单元，所述煤样夹持器单元包括用于夹持煤样的夹持器壳体和两端的入口压头和出口压头，所述入口压头和出口压头上分别设有与煤样连通的通道，所述夹持器壳体通过管道连接有用于围压加载的计量泵，所述夹持器壳体外侧设有恒温箱；

压力监测计量单元，所述压力监测计量单元包括通过管道分别连接在夹持器壳体两端压头处的管路上的上游压力传感器组和下游压力传感器组；

气体供给单元，所述气体供给单元包括瓦斯气瓶，所述瓦斯气瓶的出口端分别连接有放空阀门、气瓶压力表和气体微调阀门，所述气体微调阀门的出口端通过输气管路连接有加湿容器，所述加湿容器出口端和入口端分别设有供气阀门，所述加湿容器的出口端经输气管路与入口压头的进气通道连接；

液体供给单元，所述液体供给单元包括驱替泵和中间容器，所述中间容器的两端分别设有供液阀门，所述驱替泵的出口端通过输液管路依次经中间容器和第一手动阀与入口压头的进液通道连接；

回压单元，所述回压单元包括设置在煤样夹持器单元下游端的回压阀、氮气气瓶、减压器、氮气阀门和冷凝器，所述氮气气瓶的出口端分别设有氮气放空阀和氮气压力表，所述氮气气瓶的出口端通过氮气管路依次经减压器、回压阀和第二手动阀与出口压头的气液通道连接；

气水分离计量单元，所述气水分离计量单元包括气水分离器、微压传感器和气体流量计，所述冷凝器设置于回压阀与气水分离器之间的管路上，所述微压传感器设置于气水分离器的出液端，所述气体流量计设置于气水分离器的出气端。

优选的，所述气水分离器的出口端通过阀门连接有储液容器，所述储液容器的底部设有精密分析天平。

优选的，所述上游压力传感器组包括设置在输液管路上的水路上游压力传感器组和设置在输气管路上的气路上游压力传感器组。