氮气驱替煤层气用复电阻测量系统技术方案

氮气驱替煤层气用复电阻测量系统，所述系统包括瓦斯罐、氮气罐、压力表、阀门、调压阀、流量计、真空泵、夹持器、围压泵、轴压泵、复电阻测量仪、计算机、气相色谱仪、混合气体收集箱以及恒温水浴箱；围压泵连接围压接口，轴压泵连接轴压接口；瓦斯罐和氮气罐分别通过通气管道连接所述夹持器的气体入口。混合气体收集箱通过管道连接到所述夹持器的气体出口，管道上设置有气相色谱仪，气相色谱仪与计算机通信连接；复电阻测量仪的连接夹持器的左、右电极板，复电阻测量仪与计算机通信连接；本实用新型专利技术所述的系统通过测试氮气对煤体中瓦斯气体驱替过程中煤体复电阻的变化，为复电阻率法在煤层测井技术中的应用提供了有力的实验支撑。

【技术实现步骤摘要】
氮气驱替煤层气用复电阻测量系统
本技术属于非接触式评价水力压裂效果技术范畴，尤其涉及一种氮气驱替煤层气用复电阻测量系统。
技术介绍
我国煤矿中蕴藏着非常丰富的煤层气（瓦斯）资源。随着煤矿开采深度的增加，导致煤层地应力和瓦斯压力逐渐增大，再加上煤层渗透性低，瓦斯抽采困难，这使得煤与瓦斯突出灾害日益严重。所以提高瓦斯抽采率对防止煤与瓦斯事故意义重大。在煤层气开采工业中，向煤层中注入二氧化碳或氮气以促进甲烷的回收，是目前提高煤层气采收率的主要方法之一，这也是目前国内外煤层气开发重点的研究技术。煤体吸附气体的能力是氮气>二氧化碳>甲烷，相较于二氧化碳，氮气具有更好的驱替能力和环境保护能力，近年来，国内外学者对煤对氮气的吸附理论、注入氮气驱替煤层气的作用机理、煤层气井氮气焖压、煤层气水力压裂氮气泡沫伴注等利用氮气进行煤储层改造的方法进行了研究，说明了在技术上煤层气井内注入氮气对提高煤层气采收率的可行性。目前我国好多煤矿在煤层气开采工业中都采用了氮气驱替的方法，取得了很好的效果。国内外近些年来的研究都是基于氮气驱替煤层气的机理和技术，对评价驱替效果的研究较少，近些年来，复电阻率法在岩石领域围绕测量含水饱和度，预测渗透率，区分含油水层等技术有了很多的研究，预示着复电阻率法在煤层测井技术上有很好的应用前景。选用一种合适的方法来研究和评价氮气驱替煤层气过程，具有非常重要的意义。
技术实现思路
本技术旨在提供一种使用方便，使用效果好的氮气驱替煤层气用复电阻测量系统。为解决上述技术问题，本技术提供了如下的技术方案：氮气驱替煤层气用复电阻测量系统，包括瓦斯罐、氮气罐、压力表、阀门、调压阀、流量计、真空泵、夹持器、围压泵、轴压泵、复电阻测量仪、计算机、气相色谱仪、混合气体收集箱以及恒温水浴箱，夹持器设置在恒温水浴箱中；夹持器包括筒体，筒体内设煤样筒，筒体上设向煤样筒内施加围压的围压接口以及向煤样筒内施加轴压的轴压接口；煤样筒上连通有气体入口和气体出口；同时，煤样筒的两端分别设置左电极板和右电极板；瓦斯罐和氮气罐分别通过通气管道连接所述夹持器的气体入口，通气管道上设置压力表、调压阀、阀门和流量计；混合气体收集箱通过管道连接到所述夹持器的气体出口，管道上设置有流量计和气相色谱仪，气相色谱仪的信号输出端与计算机通信连接；复电阻测量仪的两极分别通过导线与夹持器的左、右电极板连接，复电阻测量仪的信号输出端与计算机通信连接；围压泵与夹持器的围压接口连通；轴压泵与夹持器的轴压接口连通。筒体两端分别设置左、右螺帽；筒体内设置有橡胶密封套；所述左螺帽外通过螺纹连接安装盖、所述安装盖中密封设置有左压头，所述左压头和左螺帽之间设置有左安装座；所述右螺帽外通过螺纹连接活塞缸，所述活塞缸外通过螺丝固定油缸盖，所述活塞缸中设置中空活塞，所述中空活塞穿过油缸盖并与油缸盖滑动密封配合，所述中空活塞与右螺帽之间设置有右安装座。所述橡胶密封套左右两端分别套设在所述左安装座和右安装座上，所述橡胶密封套内、位于左压头和中空活塞之间从左到右依次设置有左堵头、左电极板、煤样筒、右电极板、右堵头和右压头，所述左压头、左堵头、左电极板、右电极板、右堵头和右压头轴向中心设置有中央通气孔，其中，气体入口设置于左压头通孔处，气体出口设置于右压头通孔处；左压头、左堵头上对应设置有左布线槽，右堵头、右压头上对应设置有右布线槽，左、右布线槽中分别设置有与导线连接的左电极板和右电极板。围压接口设置在左螺帽上，围压接口连通左螺帽、筒体、右螺帽、右安装座、橡胶密封套和左安装座之间围成的围压腔体；轴压接口连通活塞缸、油缸盖和中空活塞之间围成的轴压腔体。左安装座、右安装座为楔形结构，所述左安装座与左螺帽的接触面上和右安装座与右螺帽接触面上分别设置有“○”型密封圈。左堵头、右堵头为绝缘材料，所述左电极板固定安装在左堵头上，所述右电极板固定安装在右堵头上。筒体和煤样筒的材质为PPEK绝缘材料；左电极板、右电极板为铜金属板；煤样筒为内径5cm，长度10cm的筒体。通过以上技术方案，本技术的有益效果为：本技术所述的系统实现了氮气对煤层中瓦斯气体的驱替，实现了氮气驱替对煤体复电阻影响的测量，为复电阻率法在煤层测井技术中的应用提供了有力的实验支撑。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为夹持器结构示意图。具体实施方式氮气驱替煤层气用复电阻测量系统，如图1和图2所示，包括瓦斯罐12、氮气罐13、压力表14、阀门15、调压阀16、流量计17、真空泵18、夹持器19、围压泵21、轴压泵22、复电阻测量仪23、计算机24、气相色谱仪25、混合气体收集箱26以及恒温水浴箱20，夹持器19设置在恒温水浴箱20中，从而保证夹持器19中的煤样保持恒定的温度，确保测量过程的稳定性和可靠性。为了保证恒温水浴箱20的使用效果，在恒温水浴箱上连接有恒温水浴箱控制部27，恒温水浴箱控制部27包括温度传感器、单片机和设置于恒温水浴箱侧壁上的电加热层。电加热层包括电加热丝，在恒温水浴箱的侧壁上设有夹层，电加热丝设置于夹层内。温度传感器设置于恒温水浴箱20内，同时，温度传感器的信号输出端连接单片机的信号输入端，单片机的信号输出端连接继电器驱动电路，继电器驱动电路为成熟的现有技术，单片机输出信号通过继电器驱动电路控制电加热丝的电源电路是否接通，从而控制电加热丝的工作。其中，复电阻测量仪23为IM3533-01LCR复电阻测量仪23；气相色谱仪25为GC-4000A气相色谱仪25。所述夹持器19包括筒体8，筒体8内设煤样筒7，筒体8上设向煤样筒7内施加围压的围压接口3以及向煤样筒7内施加轴压的轴压接口9。围压泵21与夹持器19的围压接口3连通；轴压泵22与夹持器19的轴压接口9连通。在煤样筒7上连通有气体入口1和气体出口10；同时，煤样筒7的两端分别设置左电极板5和右电极板。筒体8和煤样筒7的材质为PPEK绝缘材料；左电极板5、右电极板为铜金属板；煤样筒7为内径5cm，长度10cm的筒体8。真空泵也连接所述夹持器的气体入口1，通过真空泵可以对夹持器的煤样筒7进行抽真空，使用方便。瓦斯罐12和氮气罐13分别通过通气管道连接所述夹持器19的气体入口1，通气管道上设置压力表14、调压阀16、阀门15和流量计17。在瓦斯罐12和氮气罐13上均设有控制阀门15，使用的时候根据需要将瓦斯罐12或氮气罐13打开，从而使得瓦斯罐12或氮气罐13通过通气管道将瓦斯气体或氮气通入到夹持器19内，在夹持器19内进入到煤样筒7的煤样内，被煤样吸附。其中，设置的压力表14可以实时读取通入到夹持器19内的瓦斯气体或氮气的压力，通过调压阀16可以调节进入到夹持器19内的瓦斯气体或氮气的压力，而阀门15则可以控制通气管道是否导通。混合气体收集箱26通过管道连接到所述夹持器19的气体出口10，管道上设置有流量计17和气相色谱仪25，气相色谱仪25的信号输出端与计算机24通信连接。从夹持器19出来的气体依次通过流量计17和气相色谱仪25，通过流量计17可以读取出来的气体的流量，通过气相色谱仪25和计算机24的配合可以分析出出来的气体中的氮气和瓦斯气体的量分别是多少。通过气象色谱仪分析气体的含量为成熟的现有技术。经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.氮气驱替煤层气用复电阻测量系统，其特征在于：包括瓦斯罐、氮气罐、压力表、阀门、调压阀、流量计、真空泵、夹持器、围压泵、轴压泵、复电阻测量仪、计算机、气相色谱仪、混合气体收集箱以及恒温水浴箱，夹持器设置在恒温水浴箱中；夹持器包括筒体，筒体内设煤样筒，筒体上设向煤样筒内施加围压的围压接口以及向煤样筒内施加轴压的轴压接口；煤样筒上连通有气体入口和气体出口；同时，煤样筒的两端分别设置左电极板和右电极板；瓦斯罐和氮气罐分别通过通气管道连接所述夹持器的气体入口，通气管道上设置压力表、调压阀、阀门和流量计；真空泵也连接所述夹持器的气体入口；混合气体收集箱通过管道连接到所述夹持器的气体出口，管道上设置有流量计和气相色谱仪，气相色谱仪的信号输出端与计算机通信连接；复电阻测量仪的两极分别通过导线与夹持器的左、右电极板连接，复电阻测量仪的信号输出端与计算机通信连接；围压泵通过与夹持器的围压接口连通；轴压泵通过与夹持器的轴压接口连通。

【技术特征摘要】
1.氮气驱替煤层气用复电阻测量系统，其特征在于：包括瓦斯罐、氮气罐、压力表、阀门、调压阀、流量计、真空泵、夹持器、围压泵、轴压泵、复电阻测量仪、计算机、气相色谱仪、混合气体收集箱以及恒温水浴箱，夹持器设置在恒温水浴箱中；夹持器包括筒体，筒体内设煤样筒，筒体上设向煤样筒内施加围压的围压接口以及向煤样筒内施加轴压的轴压接口；煤样筒上连通有气体入口和气体出口；同时，煤样筒的两端分别设置左电极板和右电极板；瓦斯罐和氮气罐分别通过通气管道连接所述夹持器的气体入口，通气管道上设置压力表、调压阀、阀门和流量计；真空泵也连接所述夹持器的气体入口；混合气体收集箱通过管道连接到所述夹持器的气体出口，管道上设置有流量计和气相色谱仪，气相色谱仪的信号输出端与计算机通信连接；复电阻测量仪的两极分别通过导线与夹持器的左、右电极板连接，复电阻测量仪的信号输出端与计算机通信连接；围压泵通过与夹持器的围压接口连通；轴压泵通过与夹持器的轴压接口连通。2.如权利要求1所述的氮气驱替煤层气用复电阻测量系统，其特征在于：筒体两端分别设置左、右螺帽；筒体内设置有橡胶密封套；所述左螺帽外通过螺纹连接安装盖、所述安装盖中密封设置有左压头，所述左压头和左螺帽之间设置有左安装座；所述右螺帽外通过螺纹连接活塞缸，所述活塞缸外通过螺丝固定油缸盖，所述活塞缸中设置中空活塞，所述中空活塞穿过油缸盖并与油缸盖滑动密封配合，所述中空活塞与右螺帽之间设置有右安装座。3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨光，闫林晓，王晨曦，梁雁侠，高翔，马涛，周猛，雷东记，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南,41