一种积木式煤系气运移富集分析实验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，包括观测室；所述观测室内部设置有若干个模型积木；所述模型积木相互层叠形成含煤地层，含煤地层内部设置有压力传感器和温度传感器；所述观测室的进口端连通有储气罐；观测室的出口端连通有废气箱；所述观测室中的含煤地层与甲烷浓度动态监测装置相连接。本实用新型专利技术是在前人理论和实测数据的基础上，构建地质模型和网格化模型，创新性地运用野外岩样制作模型积木或采用同类岩性颗粒加压固结成各类积木，对于断裂/裂缝类积木在分析应力场的基础上加工对应积木，克服了目前无法在实验室条件下直观准确模拟分析煤系气运移富集规律的缺点，有助于煤系气勘探开发。有助于煤系气勘探开发。有助于煤系气勘探开发。

【技术实现步骤摘要】
一种积木式煤系气运移富集分析实验系统


[0001]本技术属于煤系气勘探开发
，具体属于一种积木式煤系气运移富集分析实验系统。

技术介绍

[0002]煤系气作为一种非常规清洁能源，其开发利用对降低煤矿瓦斯涌出、增加国内清洁能源供应、改善国家生态环境具有十分重要的意义。然而，我国煤系气地质条件复杂，野外抽采工作的部署依赖于基本地质条件，探明煤系气地下运移成藏情况，将在很大程度上减少野外工作的人力物力，达到投资少而回报高的双赢效果。
[0003]由于地下构造复杂，煤系气在地下的运移路径难以直接观测，制约了煤系气开发设计的准确性和安全性。目前主要存在根据原理预测、数值模拟及核磁共振成像等方法对煤系气运移及富集进行预测，前两者的研究十分抽象，且参数的设置易受人为的影响，而核磁共振成像多以煤岩样品作为研究对象，宏观尺度上的成像技术尚未实现。在上述研究指导下开采煤系气仍存在一定风险，轻者可能会遭受经济损失，重者可能还会威胁施工人员的人身安全。
[0004]鉴于地下地质条件复杂，尚未形成合适的实验室装置以对实际地质背景与煤系气分布情况进行有效模拟。部分学者提出运用3D打印技术制造复杂的地质模型，从时间、成本以及模拟的精准性上考虑，均不具备推广优势。因此，有必要形成一种更为准确反应地层属性，且易操作的煤系气运移富集分析装置，以满足对煤系气实验室模拟的实际需要。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本技术提供一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，克服了目前无法在实验室条件下直观准确模拟分析煤系气运移富集规律的缺点，有助于煤系气勘探开发。
[0006]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，包括观测室；
[0008]所述观测室内部设置有若干个模型积木；所述模型积木相互层叠形成含煤地层，含煤地层内部设置有压力传感器和温度传感器；
[0009]所述观测室的进口端连通有储气罐；观测室的出口端连通有废气箱；
[0010]所述观测室中的含煤地层与甲烷浓度动态监测装置相连接。
[0011]优选的，所述储气罐的气体出口上设置有直角导管，所述直角导管通过第一阀门连通第一导管的一端，第一导管的另一端连通第一抽气泵的一端，第一抽气泵的另一端连通第二导管连通第二阀门的一端，第二阀门的另一端通过第三导管连通观测室。
[0012]进一步的，所述第二导管上设置有第一甲烷浓度检测仪。
[0013]优选的，所述压力传感器设置在含煤地层的中心部位。
[0014]优选的，所述温度传感器的数量为三个，三个温度传感器分别放置在含煤地层的
前端、中端和后端。
[0015]优选的，所述观测室的顶部设置有甲烷气体报警器。
[0016]优选的，所述观测室的出口端连接有第四导管，所述第四导管的另一端连通有第三阀门，第三阀门的另一端连通有第五导管，所述第五导管的一端连通有第二抽气泵，第二抽气泵的另一端通过第六导管连通废气箱。
[0017]优选的，所述废气箱上设置有第二甲烷浓度检测仪和第三甲烷气体报警器。
[0018]优选的，所述废气箱上设置有第七导管连通外界，所述第七导管上设置有第四阀门。
[0019]优选的，所述模型积木为碳酸盐岩积木、砂岩积木、粉砂岩积木、泥岩积木、含煤地层积木和断裂积木。
[0020]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0021]本技术提供一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，在获取实测数据的基础上，构建地质模型，结合观测室与模型积木尺寸，构建网格化模型，依次向观测室内放入对应的模型积木，每块积木后方均安装甲烷浓度探头。检测装置各部件是否完好无损后，组装实验仪器，根据实际地层压力，充入野外采集样品气体，开启甲烷浓度动态监测装置，该装置通过监测每块积木的甲烷浓度，在计算机中形成观测室内煤系气实时动态运移路径，开启计算机录屏功能，记录气体在观测室内的运移和富集情况。待观测分析完毕导出并处理观测室内气体，最终进行实验后处理，拆卸装置各实验仪器，冲洗管路与设备，分类回收所有模型积木。
[0022]本技术能够提供一种在实验室积木式分析煤系气运移富集的装置，为煤层气勘探开发提供可靠的实验室数据。能够利用实验室手段搭建网格化地质模型，避免反复制造不同3D模型造成的实验浪费。本技术创新性地运用野外岩样制作模型积木或采用同类岩性颗粒加压固结成各类积木，对于断裂/裂缝类积木在分析应力场的基础上加工对应积木，更符合实际地质情况。
附图说明
[0023]图1是本技术的流程示意图。
[0024]图2是本技术的装置示意图。
[0025]图3是本技术的网格化示意图。
[0026]附图中：储气罐1；直角导管2；第一阀门3；第一导管4；第一抽气泵5；第一甲烷浓度检测仪6；第二导管7；第二阀门8；第三导管9；第一甲烷气体报警器10；观测室11；模型积木12；第二甲烷气体报警器13；压力传感器14；温度传感器15；第四导管16；第三阀门17；第五导管18；第二抽气泵19；第六导管20；废气箱21；第七导管22；第四阀门23；第二甲烷浓度检测仪24；第三甲烷气体报警器25；甲烷浓度动态监测装置26。
具体实施方式
[0027]下面结合具体的实施例对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。
[0028]实施例
[0029]参照图2，一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，包括储存有煤系气的储气罐1，煤系气以甲烷为主，本实施例中储气罐1中储存甲烷。
[0030]储气罐1通过直角导管2、第一阀门3和第一导管4与第一抽气泵5相连，第一阀门3旁装有第一甲烷气体报警器10，第一抽气泵5通过装有第一甲烷浓度检测仪6的第二导管7，第二阀门8和第三导管9与观测室11相连，观测室11内根据预先设计的网格化模型，放置模型积木12，观测室12顶部装有第二甲烷气体报警器13，观测室12中放置压力传感器14和温度传感器15，观测室11另一端通过第四导管16、第三阀门17和第五导管18与第二抽气泵19相接，第二抽气泵19通过第六导管20与废气箱21相接，废气箱21的另一侧为第七导管22和第四阀门23，废气箱21顶部安装第二甲烷浓度检测仪24，废气箱21旁放置第三甲烷气体报警器25。模型积木12与甲烷浓度动态监测装置26相连，甲烷浓度动态监测装置26的探头设置在模型积木12内部，实时传递甲烷浓度及分布情况。
[0031]所述的第一抽气泵5和第二抽气泵19可提供0
‑
20kPa范围内的抽气/注气动力，空载平均流量0.5
‑
9L/min，调节精度为0.1kPa。
[0032]所述的第一甲烷气体报警器10、第二甲烷气体报警器13和第三甲烷气体报警器25的甲烷浓度测试范围为0.00
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，其特征在于，包括观测室(11)；所述观测室(11)内部设置有若干个模型积木(12)；所述模型积木(12)相互层叠形成含煤地层，含煤地层内部设置有压力传感器(14)和温度传感器(15)；所述观测室(11)的进口端连通有储气罐(1)；观测室(11)的出口端连通有废气箱(21)；所述观测室(11)中的含煤地层与甲烷浓度动态监测装置(26)相连接。2.根据权利要求1所述的一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，其特征在于，所述储气罐(1)的气体出口上设置有直角导管(2)，所述直角导管(2)通过第一阀门(3)连通第一导管(4)的一端，第一导管(4)的另一端连通第一抽气泵(5)的一端，第一抽气泵(5)的另一端连通第二导管(7)连通第二阀门(8)的一端，第二阀门(8)的另一端通过第三导管(9)连通观测室(11)。3.根据权利要求2所述的一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，其特征在于，所述第二导管(7)上设置有第一甲烷浓度检测仪(6)。4.根据权利要求1所述的一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，其特征在于，所述压力传感器(14)设置在含煤地层的中心部位。5.根据权利要求1所述的一种积木式煤系气运移富集分析实验系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明宇，赵文韬，张健，荆铁亚，周娟，尹玉龙，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司，
类型：新型
国别省市：