[发明专利]低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验方法

摘要

一种低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验方法，属于低渗透本煤层强化增透技术领域。一种低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验方法，该实验方法采用低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验装置，包括如下步骤：（1）安装监测元件；（2）测定增透前的煤体渗透率；（3）开启高压气体冲击系统循环冲击煤块；（4）测定增透后的煤体渗透率；所述低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验装置，包括煤体试样、爆破气缸机构、三轴加载系统、高压气体冲击系统及煤体渗透率测定系统。

主权项

一种低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验方法，其特征在于该实验方法采用低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验装置，包括如下步骤：步骤一：安装监测元件将煤体试样的上、下端面打磨平整光滑后，在端面上安装监测元件，监测元件为若干组环向分段导电线圈或若干组应变片，每组环向分段导电线圈由若干个独立且互不接触的弧形导电线圈组成，各组环向分段导电线圈之间、各组应变片之间以及环向分段导电线圈与应变片之间均留有间隙；环向分段导电线圈与电信号监测设备相连接，应变片与动态应变仪相连接；步骤二：测定增透前的煤体渗透率将煤体试样的四周侧壁密封，再将密封好的煤体试样放入爆破气缸机构内的上、下压头之间使其夹紧固定，将煤体试样上端面以下的爆破气缸机构内部空间用填充物密实，然后将爆破气缸机构密封，打开第一、第二手控阀向煤体试样的爆破孔内注入甲烷气体，通过观察第一、第二数字压力表记录进、出气缸筒的气体压力，采用排水集气法测定排出的甲烷气体体积，计算出增透前的煤体渗透率；步骤三：开启高压气体冲击系统循环冲击煤块取出爆破气缸机构内的填充物，再次将爆破气缸机构密封，关闭第一、第二手控阀，打开第三手控阀，启动三轴加载系统，同步对煤体试样进行三轴加载至预先设定值，打开第四手控阀，启动空压机；将气体气源瓶内的气体加压并输送至高压储气罐内，当高压储气罐内的气体压力达到预先设定值时，力电感应电控阀自动打开，高压储气罐内的高压气体经输气管通过气爆枪在煤块的爆破孔内瞬间释放冲击煤块，空压机继续压缩气体，当高压储气罐内的气体压力再次达到预先设定值后，再次释放并冲击煤块，如此循环往复冲击煤块，直至煤块致裂增透的裂纹扩展到预设值时关闭空压机和第四手控阀；步骤四：测定增透后的煤体渗透率通过三轴加载系统卸除煤体试样的三轴压力后，关闭第三手控阀，采用与增透前相同的方法计算出增透后的煤体渗透率，实验完成；所述低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验装置，包括煤体试样、爆破气缸机构、三轴加载系统、高压气体冲击系统及煤体渗透率测定系统；所述煤体试样由煤块和保护层组成，所述保护层设置在煤块四周的侧壁上；所述爆破气缸机构由上、下气缸盖、气缸筒及上、下压头组成，气缸筒竖直设置，在气缸筒的底部设置有下气缸盖，在气缸筒的顶部设置有上气缸盖，所述上、下气缸盖与气缸筒形成密封空间；在上气缸盖的中部设置有轴压加载通孔，在上气缸盖的底部中央处设置有上 盖凹槽，所述上压头的顶部设置在上盖凹槽内，在上压头竖直方向上的中部设置有上压头贯通孔；在下气缸盖的顶部中央处设置有下盖凹槽，所述下压头的底部设置有凸起，且下压头的凸起设置在下盖凹槽内；在下压头和下气缸盖竖直方向上的中部分别设置有下压头贯通孔和下气缸盖贯通孔，且下压头贯通孔和下气缸盖贯通孔相连通；在所述上、下压头之间设置有煤体试样，在煤体试样的煤块上设置有竖直的爆破孔，所述爆破孔与上压头贯通孔相连通；所述三轴加载系统由轴压加载系统和围压加载系统组成，所述轴压加载系统设置在上压头的上部，所述轴压加载系统的上部通过爆破气缸机构中上气缸盖的轴压加载通孔设置在爆破气缸机构的外部；在轴压加载系统内设置有三通孔，三通孔由第一、第二、第三通孔组成，所述第一、第二、第三通孔相连通，其中的第一通孔与爆破气缸机构中上压头的上压头贯通孔相连通；所述围压加载系统设置在爆破气缸机构的外部，围压加载系统通过围压连接管与爆破气缸机构内部空间相连通，在围压连接管上设置有第三手控阀，在第三手控阀与围压加载系统之间、靠近围压加载系统的围压连接管上设置有第三数字压力表；所述高压气体冲击系统由设置在爆破气缸机构内部的气爆枪和设置在爆破气缸机构外部的力电感应电控阀、高压储气罐、多通阀、空压机及气体气源瓶组成；所述气爆枪的枪头设置在煤体试样的爆破孔中，在爆破孔的入口处、气爆枪与爆破孔之间填充有封孔粘结剂密封；气爆枪尾部与设置在上压头贯通孔内的输气管的一端相连通，所述输气管的另一端通过上压头贯通孔设置在三通孔的第一通孔内，三通孔的第二通孔与力电感应电控阀的一端通过输气管相连通，所述力电感应电控阀的另一端与高压储气罐的一端通过输气管相连通，所述高压储气罐的另一端与多通阀的一个端口通过输气管相连通；所述多通阀的另两个端口分别与空压机、气体气源瓶通过输气管相连通；在力电感应电控阀与高压储气罐之间、靠近高压储气罐的输气管上设置有第五数字压力表，在多通阀与气体气源瓶之间的输气管上设置有第四手控阀，在第四手控阀与气体气源瓶之间、靠近气体气源瓶的输气管上设置有第四数字压力表；所述煤体渗透率测定系统由设置在爆破气缸机构外部的甲烷气瓶、水槽及量筒组成；所述甲烷气瓶与轴压加载系统内三通孔的第三通孔之间通过甲烷输气管相连通，在甲烷输气管上设置有第一手控阀，在第一手控阀与甲烷气瓶之间、靠近甲烷气瓶的甲烷输气管上设置有第一数字压力表；在所述水槽内倒置设置有量筒，甲烷导气管的一端与下气缸盖贯通孔相连通，另一端设置在量筒内；在甲烷导气管上设置有第二手控阀，在第二手控阀与下气缸盖贯通孔之间、靠近下气缸盖贯通孔的甲烷导气管上设置有第二数字压力表。