[实用新型]一种煤储层中甲烷逸散气量测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测试煤样由煤储层中采集出来后甲烷的自然逸散量的气量测试装置。

背景技术

煤层中的甲烷气体主要以吸附状态赋存在煤储层中。查明煤储层中的瓦斯含量是进行瓦斯涌出量准确预测、煤与瓦斯突出准确预测预报、井下瓦斯抽采方案优化、地面煤层气井网布置与优化、地面煤层气产能准确预测等的基础。目前，不管是井下还是地面进行瓦斯含量测试，测试步骤一般是通过向煤层中打钻孔，然后采用特制的设备对煤层进行取样，把取的样品装入到解吸罐，在实验室模拟煤储层温度，通过排水集气法以不同的时间间隔对产出的气量进行记录，第一次测定时间为5min，以后分别以10min、15min、30min、60min为间隔各测定1h，然后120min测定2次，直至累计满8h。当连续7天每天平均解吸量小于或等于10立方厘米，停止测试，得出解吸气量；然后在球磨机上进行粉碎，进行残余气测试，得出残余气量。在取样过程中，从煤储层暴露中到取样开始再到装入解吸罐的过程中，由于甲烷赋存条件的变化，在这一过程中会有大量甲烷气体的损失。目前，损失气量主要是通过解吸初期解吸量与时间平方根的正比关系来确定。这样，瓦斯含量就等于解吸气量、残余气量和损失气量之和。而在现实生活中，由于煤储层原始压力、煤孔、裂隙结构特征、煤层含气饱和度、含气量等的差异性，导致仅仅通过解吸初期解吸量与时间平方根的正比关系在进行损失气量的计算，最终得出煤层瓦斯含量，以此来进行煤与瓦斯突出预测、煤层瓦斯涌出量预测、煤层气地面井产能预测等与煤层气体含量有关的预测与实际结论之间可能存在较大的出入，可能直接导致工程的保守或冒进，造成了很多不必要的投入。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能准确测出煤储层中甲烷逸散气量的煤储层中甲烷逸散气量测试装置，以准确测出煤储层中的甲烷含量。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种煤储层中甲烷逸散气量测试装置，包括封闭试验缸，封闭试验缸内用于放置煤样，封闭试验缸上设置有进气口、出气口以及排气口，所述进气口上分别连接有甲烷气源与加压气源，甲烷气源与进气口之间依次设置有甲烷压力调节阀和甲烷压力指示计，加压气源与进气口之间依次设置有加压压力调节阀和加压压力指示计，所述出气口通过出气压力调节阀连接有气体膜分离器，气体膜分离器具有甲烷出气口与加压气体出口，气体膜分离器的甲烷出气口上连接有测试压力调节阀与测试流量计，所述排气口上连接有排气压力调节阀，所述封闭试验缸的侧壁上设置有加热装置，加热装置上控制连接有温度控制器，封闭试验缸上还设置有测试封闭试验缸内的压力的试验压力指示计。

所述的甲烷气源与甲烷压力调节阀之间设置有甲烷气泵。

所述加压气源与加压压力调节阀之间设置有加压气泵。

所述的甲烷气源为甲烷气瓶，甲烷气瓶的出口通过其出口处依次设置的甲烷出口压力调节阀以及甲烷出口压力指示计与甲烷气泵相连。

所述的加压气源为氦气瓶，氦气瓶的出口通过其出口处依次设置的氦出口压力调节阀以及氦出口压力指示计与加压气泵相连。

所述气体膜分离器的气体分离膜为聚4-甲基戊烯-1微孔膜，气体分离膜上涂布有PM-MA。

所述的试验压力指示计处于所述排气口与排气压力调节阀之间。

所述的测试流量计的出口与一甲烷回收瓶连通，甲烷回收瓶通过测试流量计以及测试压力调节阀和气体膜分离器的甲烷出气口连通。

所述气体膜分离器的加压气体出口上连接有氦回收瓶。

所述出气压力调节阀与气体膜分离器之间设置有出气流量计。

在本实用新型的封闭试验缸中放上煤样，通过甲烷气源向封闭试验缸内充甲烷气体，同时通过排气压力调节阀将排气口打开，用甲烷气体将封闭试验缸内的空气挤出，然后关闭排气口。通过调节甲烷压力调节阀向封闭试验缸中充入甲烷直至试验压力指示计所显示的结果与煤储层中的压力状态相等，同时，通过加热装置对封闭试验缸加热，并用温度控制器来控制温度，还原煤体储层温度，然后等待煤样内的甲烷达到吸附平衡；关闭甲烷气源，通过加压压力调节阀打开加压气源，同时打开排气口，用加压气体将游离的甲烷挤出，然后关闭排气口，开始通过加压压力调节阀与温度控制器调节温度与压力来模拟煤样取样过程中的甲烷赋存条件的变化，同时打开出气口测试煤样逸散气量。由出气口中的出来的甲烷与加压气体的混合气经过气体膜分离器后，甲烷被分离出来，通过测试流量计可以得出准确的甲烷逸散量。在准确的得到含有甲烷的煤样后，再准确的模拟煤样取样过程中的甲烷赋存条件的变化，本实用新型就可以得到甲烷的精确逸散量，可以为实际工程提供科学的指导。