[发明专利]原位致裂煤层裂隙实时无损观测及两相渗流试验方法

说明书

本发明公开了一种原位致裂煤层裂隙实时无损观测及两相渗流试验方法，步骤a：圆柱形的试件制作；步骤b：将试件安装到圆管状的压力室内，并连接各系统间管道；步骤c：先后操作轴压加载模块、围压加载模块；步骤d：操作水气两相渗流系统；步骤e：操作高压电脉冲致裂操作系统进行高压脉冲放电，致裂试件；步骤f：操作原位CT扫描系统，对试件进行原位扫描，监测试件内部变化；步骤g：通过流量数据采集模块检测保压应力环境中试件的水、气流体流量变化曲线，判断高压电脉冲致裂试件的效果，能进行高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验，并实时无损观测。

技术领域

本发明涉及用于煤层气(矿井瓦斯)开采领域，具体涉及一种高压电脉冲原位致裂煤层裂隙实时无损观测及两相渗流试验方法。

背景技术

高压电脉冲破碎岩石技术，作为新兴的储层增透技术，近几十年内迅速在油气开采和矿物加工、煤层气开采等领域得到广泛的应用。高压电脉冲的致裂作用是利用放电过程中产生的冲击波以及等离子体通道中产生的高温引起的力学效应对固体进行破碎。在煤层增透技术领域，高压电脉冲煤层增透技术相较于以往的煤层增透技术具有耗能少、效率高等一系列的优势。目前，高压电脉冲技术在增加煤层渗透性方面的现场应用中取得了一定的效果，但是高压电脉冲致裂煤层增渗的基础理论研究仍处于探索阶段。

水气两相渗流是开采煤层气过程中常发生的情况。煤层气开采过程中，由于排水降压诱导的煤岩体孔隙通道中的煤层气解吸和扩散，煤层气通过渗透作用在裂隙岩体中由高势能往低势能方向运移。地下水的排出使煤层压力降低，煤岩体中被吸附的气体开始从微孔隙表面分离解吸，解吸气浓度在解吸面附近高于裂隙中煤层气的浓度，煤层气会在相应的浓度梯度下从孔隙—微裂隙系统向裂隙空间扩散，由于地下水的广泛存在，岩体裂隙中会有水气两相渗流情况出现。水和煤层气在煤体中的流动规律主要与水和煤层气在煤层中相对渗透率有关，渗透率的大小直接决定煤层气开采的效果。地下水对煤层气的赋存运移的控制作用比较明显，煤层气和地下水的渗流彼此影响。研究受载含煤层气煤的水气两相渗流特性，对煤层气开发利用具有重要的理论意义和工程实践作用。

CT扫描作为近年来热门的检测手段，具有无损检测和三维可视的特点，CT成像主要利用射线衰减的原理，X射线经由射线源发射，在穿透不同厚度、不同密度的材料时后衰减程度产生差异。不同射线量的X射线在探测器产生不同明暗程度的图像，经由计算机处理后形成可视化图像，能够获取试件内部细观结构，同时在显示器上直观显现检测对象的内部结构。

现有的电脉冲致裂增渗系统，虽然在一定程度上实现了对高压电脉冲致裂煤体的研究，但无法对试验过程中的受载试件进行原位实时无损可视信息捕获，无法对试验过程中的受载试件进行原位增透渗流并实时获取信息，试验过程中的信息获取量较少，限制了电脉冲致裂煤体过程中作用响应机理的研究，同时难以模拟深部开采的煤岩体的地应力环境。

发明内容

本发明致力于提供一种模拟范围更广，操作简单且试验数据精确的原位致裂煤层裂隙实时无损观测及两相渗流试验方法，能够模拟含气储层裂隙水气两流原位渗流，并实现原位无损观测。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种原位致裂煤层裂隙实时无损观测及两相渗流试验方法，包括以下步骤：

步骤a：圆柱形的试件制作；

步骤b：将试件安装到圆管状的压力室内，并连接各系统间管道，包括围压加载模块和轴压加载模块；

步骤c：先后操作轴压加载模块、围压加载模块，为试件施加轴压和围压；

步骤d：操作水气两相渗流系统，为试件施加水、气流体压力；步骤d为试件施加的水气压力之和应恒小于步骤c为试件施加的轴压、围压，防止压力过大导致轴压、围压的液压油浸入试件中；

步骤e：操作高压电脉冲致裂操作系统进行高压脉冲放电，致裂试件；