一种测量煤体水蒸气渗透率实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种测量煤体水蒸气渗透率实验装置。所述装置包括蒸汽发生器和三轴压力室，所述三轴压力室包括围压加载泵、轴压加载泵、内设有中空管的上部压头和下部压头、上下多孔板、煤样。所述蒸汽发生器通过进气管路与上部压头相连，进气管路上依次连接有阀门、减压阀、蒸汽压力表，上部压头下方依次设有上部多孔板、煤样、下部多孔板、下部压头，下部压头与出气管路相连，出气管路上连接有蒸汽流量计。本实用新型专利技术所涉及的实验装置主要用于测量不同初始煤体温度下的煤体水蒸气渗透率，可以为评估注热增产效果及注热布孔方式提供依据，从而达到煤层气高效抽采的目的。

An experimental device for measuring the permeability of steam in coal

The utility model relates to an experimental device for measuring the permeability of coal water vapor. The device comprises a steam generator and a three shaft pressure chamber, and the three axis pressure chamber comprises a peripheral pressure loading pump, an axial compression loading pump, an upper pressing head and a lower pressing head, a upper and a lower porous plate and a coal sample with a middle air pipe. The steam generator is connected with the air inlet pipe and the upper part of the head, the intake pipe is sequentially connected with the valve, reducing valve, steam pressure gauge, which is provided with an upper perforated plate, perforated plate, the lower part of coal sample, the lower pressure head pressure below the upper, lower pressure head and the air outlet pipeline is connected with a steam outlet pipeline flowmeter. The experimental device is mainly used for measuring water vapor permeability of coal at different initial coal temperature, which can provide basis for evaluating the effect of heat injection and increasing production and the way of heat injection hole layout, so as to achieve the purpose of efficient extraction of coalbed methane.

【技术实现步骤摘要】
一种测量煤体水蒸气渗透率实验装置
本技术涉及一种测量煤体水蒸气渗透率实验装置，用于测量煤体水蒸气渗透率。
技术介绍
煤层瓦斯已成为煤炭生产的重大安全隐患，由于中国煤层渗透性普遍偏低，如何高效抽采煤层瓦斯是全国所有煤矿面临的重大技术难题，增加煤层透气性是解决低透气性煤层瓦斯抽采难题的关键。煤岩体结构改造是煤层增透的核心问题，目前常用的煤岩体结构改造途径是水力化煤层增透技术，但水力化措施存在着水资源污染浪费，以及增透效果不明显的弊端，国内外许多学者研究了温度对煤体中瓦斯解吸速度的影响规律，也有很多学者利用向煤层中注入水蒸气来提高瓦斯抽采率，水蒸气是携带有较多热量的高温气体，注入煤层后，携带的高温会使煤体产生膨胀、热开裂等一系列物理力学变化，导致其在煤体中的运移与常温气体在煤体中的运移存在着差异，为了正确描述水蒸气在煤体中的运移规律及评估注热增产效果，有必要测量煤层中水蒸气流动的渗透率，而且煤层中原位测试煤体水蒸气渗透率相对困难，因此本技术提供了一种可以模拟水蒸气在实际煤层中运移规律的实验装置，实现煤体水蒸气渗透率的实验室测量，为评估注热增产效果及注热布孔方式提供依据。
技术实现思路
本技术采用如下技术方案：设计一种测量煤体水蒸气渗透率实验装置；该实验测量装置包括蒸汽发生器和三轴压力室，所述三轴压力室包括围压加载泵、轴压加载泵、内设有中空管的上部压头和下部压头、上下多孔板、煤样，轴压加载泵和围压加载泵分别通过轴压加载管路和围压加载管路与加载装置相连，轴压加载管路和围压加载管路上分别依次连接有轴压加载阀门、轴压精密压力表和围压加载阀门、围压精密压力表。所述蒸汽发生器通过进气管路与上部压头相连，进气管路上依次连接有阀门、减压阀、蒸汽压力表，上部压头下方依次设有上部多孔板、煤样、下部多孔板、下部压头，下部压头与出气管路相连，出气管路上连接有蒸汽流量计。附图说明图1为本技术的实验装置组成示意图。1、蒸汽发生器；2、围压加载泵；3、减压阀；4、蒸汽压力表；5、轴压加载泵；6、煤样；7、金属箍；8、三轴压力室；9、上部压头；10、上部多孔板；11、下部多孔板；12、下部压头；13、蒸汽流量计；14、轴压加载管路；15、轴压加载阀门；16、围压加载阀门；17、阀门；18、轴压精密压力表；19、围压精密压力表；20、围压加载管路；21、进气管路；22、出气管路。具体实施方式本技术设计一种测量煤体水蒸气渗透率实验装置，该实验装置包括蒸汽发生器1和三轴压力室8。所述三轴压力室8包括围压加载泵2、轴压加载泵5、内设有中空管的上部压头10和下部压头12、上部多孔板10、下部多孔板11、煤样6，轴压加载泵5和围压加载泵2分别通过轴压加载管路14和围压加载管路20与加载装置相连，轴压加载管路14和围压加载管路20上分别依次连接有轴压加载阀门15、轴压精密压力表18和围压加载阀门16、围压精密压力表19。所述蒸汽发生器1通过进气管路21与上部压头10相连，进气管路21上依次连接有阀门17、减压阀3、蒸汽压力表4，上部压头10下方依次设有上部多孔板10、煤样6、下部多孔板11、下部压头12，下部压头12与出气管路22相连，出气管路22上连接有蒸汽流量计13。结合附图1对本技术的具体实施方式作详细说明。进行测试前需将所测试煤样加工成直径为5cm的圆柱形试样，并充分干燥；对煤样6进行水蒸汽渗透率测定的步骤如下。(1)首先安装好下部压头12，接着依次安装下部多孔板11、煤样6、上部多孔板10、上部压头9，完成煤样6的安装。(2)打开轴压加载阀门15和围压加载阀门16，利用轴压加载泵5和围压加载泵2分别将液压油通过轴压加载管路14和围压加载管路20压入三轴压力室8中，使轴压和围压加至预定值，关闭轴压加载阀门15和围压加载阀门16。(3)开启蒸气发生器1，使其产生实验所需温度的水蒸气，打开阀门17，利用减压阀3向煤样6上端面施加一固定进气口压力P，携带高温的水蒸气通过进气管路21渗入煤样6后进入出气管路22，利用蒸汽流量计13测得水蒸气通过煤样6的流量。(4)关闭蒸汽发生器1和阀门17，依次取下上部压头9、上部多孔板10、煤样6、下部多孔板11、下部压头12，实验结束。(5)根据达西定律公式计算煤样的渗透率：k=2QμLP0/A(P12-P02)；其中，k为煤样渗透率，1×10-16m2；μ为气体动力粘度系数，10-6Pa*s；L为煤样长度，cm；Q为水蒸气通过煤体的平均流量，cm3/s；A为煤样横截面积，cm2；P1为煤样进气口的气体压力，MPa；P0为煤样出气端的气体压力，MPa。(6)利用蒸汽发生器1改变水蒸气温度，重复步骤(1)~(5)，即可得到不同温度煤体水蒸气渗透率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量煤体水蒸气渗透率实验装置，其特征在于：包括蒸汽发生器和三轴压力室；所述三轴压力室包括围压加载泵、轴压加载泵、内设有中空管的上部压头和下部压头、上下多孔板、煤样，轴压加载泵和围压加载泵分别通过轴压加载管路和围压加载管路与加载装置相连，轴压加载管路和围压加载管路上分别依次连接有轴压加载阀门、轴压精密压力表和围压加载阀门、围压精密压力表；所述蒸汽发生器通过进气管路与上部压头相连，进气管路上依次连接有阀门、减压阀、蒸汽压力表，上部压头下方依次设有上部多孔板、煤样、下部多孔板、下部压头，下部压头与出气管路相连，出气管路上连接有蒸汽流量计。

【技术特征摘要】
1.一种测量煤体水蒸气渗透率实验装置，其特征在于：包括蒸汽发生器和三轴压力室；所述三轴压力室包括围压加载泵、轴压加载泵、内设有中空管的上部压头和下部压头、上下多孔板、煤样，轴压加载泵和围压加载泵分别通过轴压加载管路和围压加载管路与加载装置相连，轴压加载管路和围压加载管路上...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕瑞环，丁智奔，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南,41