煤层注二氧化碳测试渗透率装置制造方法及图纸

煤层注二氧化碳测试渗透率装置，包括气体及反应液注入系统、煤储层裂隙及反应控制模拟系统和计算机控制监测系统，气体及反应液注入系统的出口与煤储层裂隙及反应控制模拟系统的进口连接，煤储层裂隙及反应控制模拟系统通过数据线与计算机控制监测系统连接。本实用新型专利技术能够模拟测试不同储层温度、不同压力、不同矿物组合、不同充填方式下的煤储层裂隙系统。本实用新型专利技术能够测试不同条件下煤储层注二氧化碳与矿物反应后渗透率变化。本实用新型专利技术自动化程度高，主要由计算机控制，操作简单方便，为实际的安全生产应用提供准确的理论依据。

【技术实现步骤摘要】
煤层注二氧化碳测试渗透率装置
本技术属于煤矿安全生产
，尤其涉及一种煤层注二氧化碳测试渗透率装置。
技术介绍
大量的研究表明，在其他条件相同的情况下煤对二氧化碳气体的吸附能力大于对CH4的吸附能力，为此人们提出了通过向煤层中注二氧化碳气体一方面可能通过竞争吸附来置换出甲烷气体提高煤层气井的采收率，另一方面部分的二氧化碳气体吸附在煤层中，达到埋藏二氧化碳气体，降低温室气体排放的目的。煤层在形成过程及形成后，由于流动的释放及外力的作用，除了形成煤基质外，还可能有粘土矿物、硅酸盐矿物等外来物质的形成和入侵，最终煤层形成了由煤基质、孔隙、裂隙、粘土矿物、硅酸盐矿物和其他矿物组成的复合岩石。二氧化碳气体注入煤层后会与煤层中的水反应生成碳酸，碳酸与煤中的粘土矿物、硅酸盐矿物反应，一方面使矿物发生溶解，使煤储层裂隙的导流能力增加；另一方面，又会生成部分的沉淀，使煤储层裂隙的导流能力减少。粘土矿物的种类、含量及硅酸盐矿物的种类、含量等的不同，以及煤储层本身裂隙宽度、长度及粘土矿物、硅酸盐矿物在裂隙中的排列、充填方式等的差异性，造成注二氧化碳气体后造成的煤储层裂隙导流能力正、负效应的差异性。查明不同粘土矿物、硅酸盐矿物含量、充填排列方式、煤储层原始裂隙的长度、宽度等对注入二氧化碳气体后煤储层导流能力的影响是进行二氧化碳气体注入量、泵注参数优化的基础。但目前还没有一种仪器能对不同粘土矿物、硅酸盐矿物含量，不同的充填排列方式，不同煤储层裂隙发育条件的注二氧化碳气体后的煤储层导流能力进行测试，基于此，本次设计出一种注二氧化碳气体与煤中主要矿物质反应前后渗透率变化实验测试装置，以期为注二氧化碳泵注参数设计提供理论指导。
技术实现思路
本技术为了解决现有技术中无法得知煤中粘土矿物的种类、含量，硅酸盐矿物的种类、含量及在煤中排列充填方式等的不同及煤储层温度、裂隙发育等的差异造成注二氧化碳气体后与煤中这些物质反应造成煤储层渗透率变化规律不明，可能错误指导煤层气井的生产的现实等不足之处，提供一种煤层注二氧化碳测试渗透率装置，该装置能测试不同种类的粘土矿物、不同种类的硅酸盐矿物、不同温度、不同原始储层裂隙发育程度下注二氧化碳后造成的煤储层导流能力的改变量，为现场注二氧化碳的储层选择及泵注参数提供理论指导。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案:煤层注二氧化碳测试渗透率装置，包括气体及反应液注入系统、煤储层裂隙及反应控制模拟系统和计算机控制监测系统，气体及反应液注入系统的出口与煤储层裂隙及反应控制模拟系统的进口连接，煤储层裂隙及反应控制模拟系统通过数据线与计算机控制监测系统连接。所述气体及反应液注入系统包括二氧化碳高压气瓶、氦气高压气瓶、伺服增压器、水箱、水泵和空气压缩机，二氧化碳高压气瓶和氦气高压气瓶并联并通过第一高压管与伺服增压器的进气口连接，空气压缩机的出气口与伺服增压器的增压口连接，水箱通过水泵与伺服增压器的进水口连接，伺服增压器的出口通过第二高压管与煤储层裂隙及反应控制模拟系统连接，伺服增压器通过所述数据线与计算机控制监测系统连接；二氧化碳高压气瓶和氦气高压气瓶的出口处分别设有第一阀门和第二阀门。所述煤储层裂隙及反应控制模拟系统包括煤储层裂隙模具、围压泵、夹持器和恒温水浴装置，煤储层裂隙模具是以煤粉为原材料制作而成，夹持器为圆筒形结构，煤储层裂隙模具同轴向设置在夹持器内，夹持器的两端分别设有左端盖和右端盖，左端盖上设有进气孔，右端盖上设有出气孔，围压泵与夹持器的圆周侧部连接，左端盖上的进气孔通过进气管与第二高压管连接，右端盖上的出气孔通过出气管与废液废气处理系统连接，煤储层裂隙模具、围压泵、夹持器均设在恒温水浴装置内；第二高压管上设有第三阀门、第一压力计和第一流量计，进气管上设有第四阀门、第二压力计和第二流量计，出气管上设有第三压力计和第五阀门；围压泵、第一压力计、第一流量计、第二压力计、第二流量计和第三压力计通过所述数据线与计算机控制监测系统连接。所述第二高压管上连接有抽气管，抽气管的进口连接有真空泵，抽气管上设有第六阀门。采用上述技术方案，煤层注二氧化碳测试渗透率装置还包括废液废气处理系统，煤储层裂隙及反应控制模拟系统的出口与废液废气处理系统的进口连接。所述废液废气处理系统包括废液池和二氧化碳吸收装置，出气管的出口端伸入到二氧化碳吸收装置内，废液池通过排液管与恒温水浴装置侧部连接，排液管上设有第七阀门。本技术中的气体及反应液注入系统主要用来模拟现场二氧化碳的注入，为煤储层裂隙及反应控制模拟系统提供气压、反应液和水。煤储层裂隙及反应控制模拟系统主要用来模拟真实围压、真实储层温度、不同矿物、不同充填方式下煤储层裂隙及对反应进行控制。计算机控制数据监测系统主要是将各个系统中实时记录的压力、流量等数据传入计算机并进行分析处理，以便控制整个系统的运作并显示结果。废液废气处理系统主要作用是用来处理反应后的二氧化碳气体和废液，以免其污染环境。氦气高压气瓶主要用来测试渗透率以及检查本技术的气密性。二氧化碳高压气瓶主要提供二氧化碳气体；水箱为长方体，长、宽、高分别为800mmX800mmX600mm，内盛装有反应液，主要为矿井水或蒸馏水，矿井水与煤储层中的水质一致，主要用来提供水源。流量计包括气体流量计和液体流量计，气体流量计用来记录注入到煤储层裂隙及反应控制模拟系统中二氧化碳气体的体积；液体流量计用来记录注入煤储层裂隙及反应控制模拟系统中反应液的体积。水泵和空气压缩机分别提供反应液和气体注入时的动力。真空泵主要是将反应器和管路中空气抽成真空，以免反应器和管路中的空气对实验造成影响。煤储层裂隙及反应控制模拟系统的围压泵是通过计算机控制可以模拟不同压力、夹持器、恒温水浴装置用于模拟不同储层温度。煤储层裂隙模具是以煤粉为原材料制作的，使用自制模具能制作出不同孔径的裂隙，用来模拟煤储层裂隙，煤储层裂隙模具的制作过程为:(1)压制将所测煤样磨制成煤粉，煤粉粒径为0.5~2mm，加入质量分数大约为13%的水和10%的粘结剂(以空气干燥基煤样质量为基准)，混合均匀后，放入自制模具中，在60MPa左右压力下，采用自制模具压制成型。自制模具分底座、套筒、压杆和各种不同直径的细长圆柱体等组成，自制模具材质为45#钢。底座为圆柱形，直径为200mm，厚度为150mm，在底座的表面分布有大小不同的用以连接细长圆柱体的小孔，孔深为50mm,小孔的直径有0.05mm、0.075mm、0.lmm、0.125mm、0.15mm、0.175mm、0.2mm，每种直径的小孔分别有50个，即底座上总共可以连接350根细长圆柱。小孔的分布规律为:以底座圆心为中心，沿半径方向将半径等分为5段，即将底座划分为 5 个区域，每个区域内有 0.05mm、0.075mm、0.lmm、0.125mm、0.15mm、0.175mm、0.2mm 的小孔分别有10个，均匀分布在区域内。套筒坐封在底座上，通过螺丝固定在底座上，套筒为圆柱形，套筒内径为150mm，外径为180臟，套筒的高度分为两种，即L1=^Omnu L2=200mm。压杆直径150mm，高度450mm，在底座的一侧焊接有一个竖直放置的L型的金属支架，压杆一端通过固定夹与金属支架本文档来自技高网...

【技术保护点】
煤层注二氧化碳测试渗透率装置，其特征在于：包括气体及反应液注入系统、煤储层裂隙及反应控制模拟系统和计算机控制监测系统，气体及反应液注入系统的出口与煤储层裂隙及反应控制模拟系统的进口连接，煤储层裂隙及反应控制模拟系统通过数据线与计算机控制监测系统连接。

【技术特征摘要】
1.煤层注二氧化碳测试渗透率装置，其特征在于:包括气体及反应液注入系统、煤储层裂隙及反应控制模拟系统和计算机控制监测系统，气体及反应液注入系统的出口与煤储层裂隙及反应控制模拟系统的进口连接，煤储层裂隙及反应控制模拟系统通过数据线与计算机控制监测系统连接。2.根据权利要求1所述的煤层注二氧化碳测试渗透率装置，其特征在于:所述气体及反应液注入系统包括二氧化碳高压气瓶、氦气高压气瓶、伺服增压器、水箱、水泵和空气压缩机，二氧化碳高压气瓶和氦气高压气瓶并联并通过第一高压管与伺服增压器的进气口连接，空气压缩机的出气口与伺服增压器的增压口连接，水箱通过水泵与伺服增压器的进水口连接，伺服增压器的出口通过第二高压管与煤储层裂隙及反应控制模拟系统连接，伺服增压器通过所述数据线与计算机控制监测系统连接；二氧化碳高压气瓶和氦气高压气瓶的出口处分别设有第一阀门和第二阀门。3.根据权利要求2所述的煤层注二氧化碳测试渗透率装置，其特征在于:所...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪小明，于芸芸，林晓英，孙小婷，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南;41