高压电脉冲原位致裂煤层裂隙并实时无损观测的试验方法技术

本发明专利技术公开了一种高压电脉冲原位致裂煤层裂隙并实时无损观测的试验方法，步骤a：圆柱形的试件制作；步骤b：将试件安装到圆管状的压力室内，并连接各系统间管道，包括围压加载模块和轴压加载模块；步骤c：先后操作轴压加载模块、围压加载模块，为试件施加轴压和围压；步骤d：操作高压电脉冲致裂操作系统进行高压脉冲放电，致裂试件；步骤e：操作原位CT扫描系统，对试件进行原位扫描，监测试件内部变化；步骤e可任意选择在步骤b、步骤c、步骤d的某一个或多个步骤之后进行，通过在试验过程中多次操作步骤e，实现对同一试件的原位实时无损扫描监测，能进行高压电脉冲原位致裂煤层裂隙的实时无损观测。观测。观测。

【技术实现步骤摘要】
高压电脉冲原位致裂煤层裂隙并实时无损观测的试验方法


[0001]本专利技术涉及用于煤层气(矿井瓦斯)开采领域，具体涉及一种高压电脉冲原位致裂煤层裂隙并进行实时无损观测的试验方法。

技术介绍

[0002]高压电脉冲破碎岩石技术，作为新兴的储层开采技术，近几十年内迅速在油气开采和矿物加工、煤层气开采等领域得到广泛的应用。高压电脉冲的致裂作用是利用放电过程中产生的冲击波以及等离子体通道中产生的高温引起的力学效应对固体进行破碎。在煤层气(矿井瓦斯)开采
，高压电脉冲致裂煤层裂隙技术相较于以往的致裂煤层裂隙技术具有耗能少、效率高等一系列的优势。目前，高压电脉冲技术在致裂煤层裂隙方面的现场应用中取得了一定的效果，但基础理论研究仍处于探索阶段。
[0003]CT扫描作为近年来热门的检测手段，具有无损检测和三维可视的特点，CT成像主要利用射线衰减的原理，X射线经由射线源发射，在穿透不同厚度、不同密度的材料时后衰减程度产生差异。不同射线量的X射线在探测器产生不同明暗程度的图像，经由计算机处理后形成可视化图像，能够获取试件内部细观结构，同时在显示器上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压电脉冲原位致裂煤层裂隙并实时无损观测的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：圆柱形的试件制作；步骤b：将试件安装到圆管状的压力室内，并连接各系统间管道，包括围压加载模块和轴压加载模块；步骤c：先后操作轴压加载模块、围压加载模块，为试件施加轴压和围压；步骤d：操作高压电脉冲致裂操作系统进行高压脉冲放电，致裂试件；步骤e：操作原位CT扫描系统，对试件进行原位扫描，监测试件内部变化；其中，步骤e可任意选择在步骤b、步骤c、步骤d的某一个或多个步骤之后进行，通过在试验过程中多次操作步骤e，实现对同一试件的原位实时无损扫描监测。2.按照权利要求1所述的高压电脉冲原位致裂煤层裂隙并实时无损观测的试验方法，其特征在于，步骤c分为：步骤c1：使用轴压泵输出液压油，由轴压泵流出的液压油流经两根不同的轴压管道到达各自对应的油缸，到达油缸的液压油推动多级滑杆进行轴压传递到试件上，从而实现对试件上下端同时加载相等应力；步骤c2：使用围压泵输出液压油，由围压泵流出的液压油流经两根不同的围压管道到达压力室，液压油充满压力室后关闭围压通道，具有压力的液压油在压力室内对试件四周施加围压。3.按照权利要求1所述的高压电脉冲原位致裂煤层裂隙并实时无损观测的试验方法，其特征在于，步骤d分为：步骤d1：将高压脉冲电源与高压电容器正极通过第一导线节段相连通；步骤d2：将高压电容器正极通过第二导线节段与试件上端的电极针相连的导电螺栓相连，将高压电容器负极通过第三导线节段与试件下端的电极针相连的导电螺栓相连；步骤d3：根据需求调整电路中的电压、电流输入值控制输入能量，从而产生不同能量的高压电脉冲对试件进行致裂；步骤d4：操作高压电脉冲信号监测模块记录高压电脉冲放电过程中第二导线节段的脉冲电压和电流的曲线；步骤d5：待高压电脉冲发生模块脉冲放电结束后，操作接地放电棒依次接触高压电容器的正负极，将残余在电路中的残余电能释放。4.按照权利要求1所述的高压电脉冲原位致裂煤层裂隙并实时无损观测的试验方法，其特征在于，步骤e分为：步骤e1：使射线管抽真空，待射线管的真空度小于0.002Pa时对射线管进行预热；步骤e2：调整绝缘固定器的位置从而调整压力室的位置，使试件的成像位于平板探测器正中央；步骤e3：根据试件尺寸大小与实际情况选择合适的射线管电压和电流值，根据实验需要调节CT成像曝光时间、重叠图片数量、敏感度、采集图片数量等参数；步骤e4：使射线管开启，压力室开始旋转，每旋转一定角度压力室停下采集一次数据，每次旋转角度与设置的采集图片数量呈负相关，当压力室旋转360
°
后结束扫描。5.按照权利要求1所述的高压电脉冲原位致裂煤层裂隙并实时无损观测的试验方法，
其特征在于，基于一种高压电脉冲原位致裂煤层裂隙实时无损观测装置，包括应力加载系统、高压电脉冲致裂操作系统和原位CT扫描系统；所述应力加载系统包括压力室(2)、轴压加载模块和围压加载模块；所述压力室(2)采用圆管结构，在压力室(2)内居中安装有试件(1)；所述轴压加载模块包含轴压泵(3)，以及在试件(1)的上下两端对称设置并依次相连的第一滑杆(6)、第二滑杆(7)、第三滑杆(8)、第四滑杆(9)、第五滑杆(10)、油缸(4)、轴压管道(5)，第二滑杆(7)与压力室(2)滑动配合，第一滑杆(6)、第三滑杆(8)、第四滑杆(9)的直径均小于第二滑杆(7)的直径，第五滑杆(10)伸入各自对应的油缸(4)内，所述油缸(4)的侧壁上开设有轴压通道(4a)，所述轴压管道(5)的一端与轴压泵(3)相连，另一端通过轴压通道(4a)接入对应油缸(4)内，并通过所有滑杆为试件(1)提供上下相等的轴压；所述围压加载模块包含围压泵(11)、隔离胶套(12)和两个围压管道(13)，所述压力室(2)侧壁上上下对称地开设有两个围压通道(2a)，围压管道(13)的一端与围压泵(11)相连，另一端通过对应的围压通道(1a)接入试件(1)内腔为试件(1)四周提供围压，隔离胶套(12)包裹在两个第一滑杆(6)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋长宝，吴家耀，张东明，吴明洋，杨阳，魏文辉，李琳，余塘，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：