煤变质演化裂隙系统发育模拟测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种煤变质演化裂隙系统发育模拟测试系统，包括动力加载系统、煤岩裂隙生成模拟系统和数据显示系统；动力加载系统包括气压装置和水压装置；煤岩裂隙生成模拟系统包括内生裂隙生成模拟系统和外生裂隙生成模拟系统，所述内生裂隙生成模拟系统和外生裂隙生成模拟系统中均设有一套围压装置；数据显示系统用包括传感装置和数据显示装置。本实用新型专利技术结构简单，使用方便，能够模拟煤在不同温度、压力条件下变质演化过程中内生裂隙和外生裂隙的形成过程，并对不同变化程度、不同压力条件下的渗透率进行测试，对裂隙发育系统进行定量化，为煤层气经济评价体系、开发工艺的正确选择、选型提供指导。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤层气应用
，尤其是一种煤变质演化裂隙系统发育模拟测试系统。
技术介绍
煤储层是一种新型的洁净、清洁的能源。基于煤矿安全和能源利用角度，我国煤炭部门、石油部门、地矿部门、地方政府、国内外煤层气公司等先后在中国42个含煤区施工了近5000 口煤层气井(截止2010年底)。但是除山西沁水盆地东南部、辽宁铁法、山西河东煤田等少数地区实现了局部商业性开发外，大多数地区煤层气开发试验结果并不理想。煤层气能否实现产出以及产出量的多少主要取决于两个方面，一是有没有足够的煤层气资源；另一方面则是有没有足够畅通的通道及能量系统使煤层气得以从吸附状态转变为游离状态并产出，二者缺一不可。内生裂隙(即在变质过程中由于煤体本身的变化引起的煤内生裂隙)和外生裂隙(即在变质过程中由于构造应力等外力引起的煤体变形所发育出来的裂隙。)哪个对煤层气产出的贡献更大一直是煤层气界具有争议性的问题。而内生裂隙与外生裂隙的贡献大小从某种程度上对开发靶区的选择、开发经济评价、开发潜力评价、 开发工程工艺具有方向性的指导意义。我国成煤环境的复杂性、构造运动的多期性、煤变质演化的不可重现性、煤内生裂隙和外生裂隙各自测试手段的局限性都导致目前对某一区块开发评价的不科学性、片面性；用来指导后期的开发工艺技术，在某些地方某种工艺技术较适合，在类似的地区却发现同样的工艺技术几乎是不适合的，实践中很容易造成人力、物力、财力的巨大浪费。同时，人们对煤层气开发的积极性一次次受到打击，其中最重要的是方向性的失误是我们不能承受之重。煤在成煤过程、成煤后经历了不同的温度、压力和构造应力等作用，不同埋深、不同地质动力作用下煤岩变形和变质程度不同，因此，亟需研制一种装置，能利用不同地区的煤样对煤变质演化过程中由于温度、压力变化引起煤的变质过程形成的内生裂隙和由于外力作用引起的外生裂隙进行模拟，以便查明不同温度、压力、构造运动下煤储层裂隙的发育程度，以期为目前的煤层气经济评价体系、开发工艺技术选择提供一种改进的思路和手段；但目前没有出现煤变质演化裂隙系统发育模拟测试系统。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种煤变质演化裂隙系统发育模拟测试系统，用于模拟测试不同煤样的内生裂隙和外生裂隙哪个对煤层气产出贡献更大，查明不同温度、压力、 构造运动下煤储层裂隙的发育程度。为实现上述目的，本技术的煤变质演化裂隙系统发育模拟测试系统包括动力加载系统、煤岩裂隙生成模拟系统和数据显示系统；(1)动力加载系统包括气压装置和水压装置；所述气压装置包括高压气泵以及通过各自的出气管与所述高压气泵的进气口相连通的高压氮气瓶、甲烷气瓶、二氧化碳气瓶和氦气瓶，所述高压氮气瓶、甲烷气瓶、二氧化碳气瓶和氦气瓶的出气管上分别设有阀门、压力表和流量计，所述高压气泵的出气口通过通3气管与所述煤岩裂隙生成模拟系统相连通；所述水压装置包括水箱和水泵，所述水泵的进水口与所述水箱相连通，所述水泵的出水口通过通水管与所述煤岩裂隙生成模拟系统相连通；(2)煤岩裂隙生成模拟系统包括内生裂隙生成模拟系统和外生裂隙生成模拟系统，所述内生裂隙生成模拟系统和外生裂隙生成模拟系统中均设有一套围压装置；(2. 1)所述围压装置包括围压缸、套设在围压缸内的样品缸和网片；所述围压缸和样品缸的四周和底部皆密闭设置，顶部设有开口 ；所述网片在所述样品缸内煤样的左右两侧各设一片；所述围压缸的顶部两侧分别设有接口，所述接口与所述通气管相连通；所述样品缸于其左、右侧壁的中部分别设有进水口 ；所述通水管密封穿过所述围压缸并与所述进水口相连通；所述围压缸通过通水管与所述水泵相连通，所述围压缸前的通水管上设有阀门、压力表和流量计； (2. 2)所述内生裂隙生成模拟系统包括加热装置、内生加压装置和一套围压装置；所述内生加压装置包括轴向加载机；所述轴向加载机为液压装置且其加压端的底部形状与所述样品缸的顶部开口相适配；所述围压缸和所述样品缸皆设在所述加热装置上；(2. 3)所述外生裂隙生成模拟系统包括外生加压装置和一套所述的围压装置；外生加压装置包括两套以上的液压装置，所述各液压装置的加压端均为加压柱，所述各加压柱并排紧贴形成加压部分， 加压部分的底部形状与所述样品缸的顶部开口相适配；所述样品缸底部设有弹簧，弹簧上铺设有高强高弹的隔离薄膜；(3)数据显示系统用包括传感装置和数据显示装置，所述传感装置包括压力传感器和温度传感器，所述传感装置设置在所述内生裂隙生成模拟系统的样品缸上以及所述外生裂隙生成模拟系统的样品缸上，所述压力传感器和所述温度传感器均与所述数据显示装置相连接。所述加热装置包括加热装置包括加热器和温度调节器，所述围压缸和所述样品缸皆设在所述加热器上。所述数据显示装置为通用计算机。本技术具有如下的优点1.本技术结构简单，使用方便，能够模拟煤在不同温度、压力条件下变质演化过程中内生裂隙和外生裂隙的形成过程，并对不同变化程度、不同压力条件下的渗透率进行测试，对裂隙发育系统进行定量化，为煤层气经济评价体系、开发工艺的正确选择、选型提供指导。2.加热装置包括加热器和温度调节器，便于通过温度调节器控制加热器以保持煤样的温度。3.数据显示装置为通用计算机，便于显示和记录测试数据，也便于扩展控制功能。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是图1的a— a剖视图；图3是图1中围压缸的放大结构示意图。具体实施方式如图1、图2和图3所示，本技术的煤变质演化裂隙系统发育模拟测试系统包括动力加载系统观、煤岩裂隙生成模拟系统27和数据显示系统沈。动力加载装置主要是为煤变质过程中内生裂隙和外生裂隙的生成和发育程度提供动力及对生成裂隙系统发育程度的流量测试提供动力。煤岩裂隙生成模拟系统27是为了更真实再现不同深度、不同温度、不同围压下煤的变形和变质引起的内生裂隙和外生裂隙发育程度、发育状况。(1)动力加载系统动力加载系统28包括气压装置和水压装置。所述气压装置包括高压气泵5以及通过各自的出气管9与所述高压气泵5的进气口相连通的高压氮气瓶7、甲烷气瓶15、二氧化碳气瓶M和氦气瓶23，所述高压氮气瓶7、 甲烷气瓶15、二氧化碳气瓶M和氦气瓶23的出气管9上分别设有阀门3、压力表4和流量计17，所述高压气泵5的出气口通过通气管35 (通气管35是圆形的、直径10 mm的高压软管)与所述煤岩裂隙生成模拟系统27相连通。所述水压装置包括水箱1和水泵6，所述水泵6的进水口与所述水箱1相连通，所述水泵6的出水口通过通水管36 (通水管36是圆形的、直径10 mm的高压软管)与所述煤岩裂隙生成模拟系统27相连通。水泵6的出水口与高压气泵5的出气口之间通过连通管61相连通，连通管61上设有阀门3。连通管61以及阀门3的作用是使通水管36或通气管35都能够单独对煤岩裂隙生成模拟系统27进行气相加压、水相加压或气水两相加压。(2)煤岩裂隙生成模拟系统煤岩裂隙生成模拟系统27包括内生裂隙生成模拟系统和外生裂隙生成模拟系统，所述内生裂隙生成模拟系统和外生裂隙生成模拟系统中均设有一套围压装置。(2. 1)所述围压装置包括围压缸8、套设在围压缸8内的样品缸11 (围压缸8和样品缸11皆由立方形的钢板焊接而成)和网片10 (网片10为铁制网片，用于防止在进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．煤变质演化裂隙系统发育模拟测试系统，其特征在于：包括动力加载系统、煤岩裂隙生成模拟系统和数据显示系统；（１）动力加载系统包括气压装置和水压装置；所述气压装置包括高压气泵以及通过各自的出气管与所述高压气泵的进气口相连通的高压氮气瓶、甲烷气瓶、二氧化碳气瓶和氦气瓶，所述高压氮气瓶、甲烷气瓶、二氧化碳气瓶和氦气瓶的出气管上分别设有阀门、压力表和流量计，所述高压气泵的出气口通过通气管与所述煤岩裂隙生成模拟系统相连通；所述水压装置包括水箱和水泵，所述水泵的进水口与所述水箱相连通，所述水泵的出水口通过通水管与所述煤岩裂隙生成模拟系统相连通；（２）煤岩裂隙生成模拟系统包括内生裂隙生成模拟系统和外生裂隙生成模拟系统，所述内生裂隙生成模拟系统和外生裂隙生成模拟系统中均设有一套围压装置；（２．１）所述围压装置包括围压缸、套设在围压缸内的样品缸和网片；所述围压缸和样品缸的四周和底部皆密闭设置，顶部设有开口；所述网片在所述样品缸内煤样的左右两侧各设一片；所述围压缸的顶部两侧分别设有接口，所述接口与所述通气管相连通；所述样品缸于其左、右侧壁的中部分别设有进水口；所述通水管密封穿过所述围压缸并与所述进水口相连通；所述围压缸通过通水管与所述水泵相连通，所述围压缸前的通水管上设有阀门、压力表和流量计；（２．２）所述内生裂隙生成模拟系统包括加热装置、内生加压装置和一套围压装置；所述内生加压装置包括轴向加载机；所述轴向加载机为液压装置且其加压端的底部形状与所述样品缸的顶部开口相适配；所述围压缸和所述样品缸皆设在所述加热装置上；（２．３）所述外生裂隙生成模拟系统包括外生加压装置和一套所述的围压装置；外生加压装置包括两套以上的液压装置，所述各液压装置的加压端均为加压柱，所述各加压柱并排紧贴形成加压部分，加压部分的底部形状与所述样品缸的顶部开口相适配；所述样品缸底部设有弹簧，弹簧上铺设有高强高弹的隔离薄膜；（３）数据显示系统用包括传感装置和数据显示装置，所述传感装置包括压力传感器和温度传感器，所述传感装置设置在所述内生裂隙生成模拟系统的样品缸上以及所述外生裂隙生成模拟系统的样品缸上，所述压力传感器和所述温度传感器均与所述数据显示装置相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪小明，沈毅，李金海，贾炳，郭红玉，夏大平，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：41