低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统，包括设置于低场核磁共振仪内的煤样夹持器，低场核磁共振仪的线圈连接有工控计算机；煤样夹持器通过连接管路连接有高温高压装置，煤样夹持器通过气液总管连接有抽真空装置、吸附气罐装置、气密性检查气罐装置以及酸液混合箱，酸液混合箱内设有搅拌装置；酸液混合箱连接有乙酸注入装置、氢氟酸注入装置和盐酸注入装置；煤样夹持器进口处的气液总管连接有注水装置。本实用新型专利技术中煤样湿度可以调节，三种酸液流量配比可以调节，通过多次试验可以针对特定试验煤样得到实现最佳增透效果的煤样湿度及三种酸液的具体流量配比，为低渗煤层中煤的酸化增透提供最佳方案。为低渗煤层中煤的酸化增透提供最佳方案。为低渗煤层中煤的酸化增透提供最佳方案。

【技术实现步骤摘要】
低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统


[0001]本技术涉及低渗煤层增透


技术介绍

[0002]煤是一种孔径结构复杂多样的多孔物质。煤储层中的孔和裂隙为煤层气的富集和运移提供了有力支持，在很大程度上影响了煤层气在煤体中吸附和解吸，是瓦斯抽采消突的基础。
[0003]我国煤储层普遍具有低孔低渗的特征，导致煤层气开采难度较大，所以提高煤储层的渗透率的技术极其重要。
[0004]现有研究中，煤体的湿度与粉尘防治、降低爆炸风险相关，缺少煤体湿度与增透性能的关联性的研究。申请人通过本技术在业内首次提出，在其他技术条件相同的情况下，煤体湿度的不同也会造成增透性能的不同（因酸液在不同湿度的煤体中的先进速度以及被煤吸收反应的速度也不相同）。因而，有必要提出能够研究控制湿度条件下的煤样增透实验系统和实验方法。
[0005]对于煤储层的增透众多学者提出了不同的酸化方法和配比，单一的酸种难以适应我国各地多种多样的煤样的增透需求，难以使各种煤样的增透性能都得到最大化。
[0006]为此，本技术提出三种酸混合使用，通过调节不同的酸液比例来适应我国绝大多数低渗煤层中煤样的增透需求，实现增透性能的最大化。三种酸分别为38%（质量百分比）浓度盐酸、40%（质量百分比）浓度氢氟酸、99%（质量百分比）浓度乙酸。
[0007]随着技术的不断发展设备的不断更新，低场核磁共振技术已成为研究煤体孔裂隙的主力军。但随着煤矿掘进深度的增加，井下气体瓦斯压力不断增加，传统的低场核磁共振仪已经不能模拟真实的高温高压下的矿井条件，遂需进一步改进。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于提供一种低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统，能够得到实现最佳增透效果的煤样湿度及三种酸液的具体流量配比，为具体地层中煤的酸化增透提供最佳方案。
[0009]为实现上述目的，本技术的低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统包括用于盛装试验煤样的煤样夹持器，
[0010]煤样夹持器设置于低场核磁共振仪内，低场核磁共振仪的线圈设置于煤样夹持器处，低场核磁共振仪的线圈连接有工控计算机；
[0011]煤样夹持器通过连接管路连接有用于在煤样夹持器内产生围压和高温的高温高压装置，煤样夹持器通过气液总管连接有用于抽真空的抽真空装置、用于瓦斯吸附的吸附气罐装置、用于气密性检查的气密性检查气罐装置以及用于向煤样夹持器中注入酸液的酸液混合箱，酸液混合箱内设有搅拌装置；
[0012]酸液混合箱出口处的气液总管上设有酸液总阀门和酸液总流量计；
[0013]酸液混合箱连接有用于向煤样夹持器中注入乙酸的乙酸注入装置、用于向煤样夹持器中注入氢氟酸的氢氟酸注入装置以及用于向煤样夹持器中注入盐酸的盐酸注入装置；
[0014]煤样夹持器进口处的气液总管上设有第八阀门和第四压力表；第八阀门与煤样夹持器之间的气液总管连接有用于调节煤样湿度的注水装置。
[0015]注水装置包括储水罐，储水罐连接有注水管，注水管与气液总管相连接；注水管上设有第一注液泵、第一阀门和第一压力表；第一注液泵为计量泵；
[0016]乙酸注入装置包括存储有质量浓度为99%的乙酸的乙酸罐，乙酸罐连接有第二注液泵，第二注液泵连接有乙酸管路，乙酸管路连接酸液混合箱；乙酸管路上设有第二阀门和第二流量计；
[0017]氢氟酸注入装置包括存储有质量浓度为40%的氢氟酸的氢氟酸罐，氢氟酸罐连接有第三注液泵，第三注液泵连接有氢氟酸管路，氢氟酸管路连接酸液混合箱；氢氟酸管路上设有第三阀门和第三流量计；
[0018]盐酸注入装置包括存储有质量浓度为38%的盐酸的盐酸罐，盐酸罐连接有第四注液泵，第四注液泵连接有盐酸管路，盐酸管路连接酸液混合箱；盐酸管路上设有第四阀门和第一流量计；
[0019]吸附气罐装置包括存储有瓦斯气体的瓦斯气瓶，瓦斯气瓶连接有瓦斯管，瓦斯管与气液总管相连通；瓦斯管上设有第一减压阀、第五阀门和第二压力表；
[0020]气密性检查气罐装置包括存储有氦气的氦气瓶，氦气瓶连接有氦气管，氦气管与气液总管相连通；氦气管上设有第二减压阀、第六阀门和第三压力表；
[0021]抽真空装置包括真空泵，真空泵连接有抽真空管路，抽真空管路与气液总管相连通，抽真空管路上设有真空阀；
[0022]第二注液泵、第三注液泵和第四注液泵均为计量泵。
[0023]搅拌装置包括减速电机，减速电机固定在酸液混合箱上，减速电机的输出轴伸入酸液混合箱并连接有搅拌叶片；煤样夹持器通过回收管路连接有酸液回收罐，回收管路上设有回收用阀门。
[0024]本技术还公开了使用上述低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统进行的实验方法，按以下步骤进行：
[0025]第一步骤是制备多个试验煤样，同时准备孔隙度标准煤样；
[0026]第二步骤是检查系统气密性；
[0027]第三步骤是系统抽真空；
[0028]第四步骤是仪器校准，按照高温高压实验装置和低场核磁共振仪的说明书对高温高压实验装置和低场核磁共振仪进行校准；
[0029]第五步骤是设定标线；
[0030]第六步骤是测试试验煤样，得到试验煤样的T2谱图、孔隙率、渗透率和孔径分布等数据；
[0031]第七步骤是测试新的试验煤样；
[0032]更换新的试验煤样，先对试验煤样进行湿度调节，再进行试验煤样酸化，并在试验煤样酸化增透后进行第六步骤，得到煤样特定湿度条件和特定的三种酸液流量配比条件下试验煤样的T2谱图、孔隙率、渗透率和孔径分布等数据。
[0033]重复进行第七步骤，在不同的煤样湿度条件和三种酸液流量配比条件下获取试验煤样的T2谱图、孔隙率、渗透率和孔径分布等数据。
[0034]第一步骤具体是：
[0035]将采割的煤块制成多个25mm
×
50mm规格的柱状试验煤样，并对制好的多个试验煤样分别进行称重，记录原始质量m1，再将煤样放入真空饱和装置的无水真空室中保持12小时，再将试验煤样放入蒸馏水中浸泡，直到试验煤样质量不再增加时对试验煤样进行称重，记录饱水试验煤样质量m2；再将试验煤样放入离心设备中，启动离心设备，在预定离心力条件下处理60分钟以使试验煤样脱水；在本步骤中，使湿度传感器的信号线穿过煤样夹持器并连接工控计算机；
[0036]第二步骤具体是：打开气密性检查气罐装置的第六阀门，调节第二减压阀，打开第八阀门，关闭系统其他阀门，在氦气进入气液总管和煤样夹持器后，关闭第六阀门；
[0037]观察第四压力表的示数，在压力稳定后记录压力值P1，然后在8小时后观察第四压力表的示数P2，P2/P1≥0.99表明气密性良好，进行第三步骤；如果P2/P1＜0.99，则对低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统进行检漏作业和维护作业，重新进行本步骤，确保在P2/P1≥0.99的条件下进行后续实验；
[0038]第三步骤具体是：关闭第六阀门，打开真空阀，对煤样夹持器和气液总管进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统，包括用于盛装试验煤样的煤样夹持器，其特征在于：煤样夹持器设置于低场核磁共振仪内，低场核磁共振仪的线圈设置于煤样夹持器处，低场核磁共振仪的线圈连接有工控计算机；煤样夹持器通过连接管路连接有用于在煤样夹持器内产生围压和高温的高温高压装置，煤样夹持器通过气液总管连接有用于抽真空的抽真空装置、用于瓦斯吸附的吸附气罐装置、用于气密性检查的气密性检查气罐装置以及用于向煤样夹持器中注入酸液的酸液混合箱，酸液混合箱内设有搅拌装置；酸液混合箱出口处的气液总管上设有酸液总阀门和酸液总流量计；酸液混合箱连接有用于向煤样夹持器中注入乙酸的乙酸注入装置、用于向煤样夹持器中注入氢氟酸的氢氟酸注入装置以及用于向煤样夹持器中注入盐酸的盐酸注入装置；煤样夹持器进口处的气液总管上设有第八阀门和第四压力表；第八阀门与煤样夹持器之间的气液总管连接有用于调节煤样湿度的注水装置。2.根据权利要求1所述的低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统，其特征在于：注水装置包括储水罐，储水罐连接有注水管，注水管与气液总管相连接；注水管上设有第一注液泵、第一阀门和第一压力表；第一注液泵为计量泵；乙酸注入装置包括存储有质量浓度为99%的乙酸的乙酸罐，乙酸罐连接有第二注液泵，第二注液泵连...

【专利技术属性】
技术研发人员：方迎香，刘佳佳，胡建敏，陈守奇，申孟起，蔡行行，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：