[发明专利]一种微波激励煤层气解吸渗流实验装置

说明书

技术领域

本发明属于煤层气解吸渗流实验装置，特别是涉及一种微波激励煤层气解吸渗流实验装置。

背景技术

煤层气成分主要是甲烷（占85%以上），通常称为瓦斯或沼气，是重要的新兴能源。我国是煤层气储能大国，对煤层气的开发利用不但能够增大煤矿生产安全系数，提高经济效益，还能极大的缓解我国能源紧张状况，但我国大部分地区煤层属于低渗透煤层，煤层气的抽采效率极低，无法进行常规工业化开采。

热力开采法是针对低渗透煤层进行煤层气开采的方法。利用热能注入提高煤层气解吸渗流速度，从而达到大幅度提高煤层气产量的目的。热力开采法的主要技术手段是电加热、蒸汽注热和微波加热。热力开采法虽然在理论上能够实现提高煤层气产量的目的，但是针对注热开采时煤层气的解吸渗流过程的研究还远没有达到机理清晰、规律明确的程度，还无法投入工业生产中去。微波加热和蒸汽、电加热方式比较，其产热及热传导方式不同，微波可穿透介质将能量直接传导入介质分子中，由分子的震动摩擦产生热量，因此可对对象深部进行加热，并有较高的热效率。因此利用微波进行热力开采煤层气是一种非常有潜力的开采方法。现有的煤层气解吸渗流实验装置主要集中在电加热和蒸汽注热方式上，由于微波能量传输、加载的复杂性目前采用微波作用于煤岩的实验装置无法模拟地下煤岩受力状态，使得微波作用下煤层气解吸渗流过程无法进行实验研究。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种微波激励煤层气解吸渗流实验装置，该实验装置具有三轴加载功能，可实现对煤层气解吸渗流的功能测试，获得微波作用下煤层气解吸渗流规律，为煤层气资源的合理抽放和综合利用提供可靠的数据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种微波激励煤层气解吸渗流实验装置，包括三轴加压装置和微波发生装置，三轴加压装置由上、下压盖、筒体、活塞、挡板及上、下压头组成，微波发生装置由微波天线、波导管、谐振腔、磁控管及控制器组成，上、下压盖分别设置在筒体的上、下部，在上、下压盖的底面上分别设置有上、下压盖贯通孔，在下压盖内部设置有活塞，在活塞上方的下压盖或筒体的内侧壁上固定有挡板，在下压盖内部设置有穿过挡板的下压头，在下压头的底部设置有下压头第一凸起，下压头第一凸起的外端设置在下压盖的外部，在下压头及下压头第一凸起的内部设置有贯通的下压头出气孔和下压头贯通孔，在下压头贯通孔内设置有温度传感器；在筒体内侧壁上设置有微波天线，在筒体内设置有上压头，在上压头的顶部设置有上压头第一凸起，上压头第一凸起的外端设置在上压盖外部，在上压头及上压头第一凸起的内部设置有贯通的上压头进气孔；在筒体外部设置有波导管、谐振腔、磁控管及控制器，谐振腔的一端与磁控管相连，另一端与波导管相连，磁控管与控制器相连，微波天线的一端设置在波导管内；在上、下压头之间设置有煤体，在煤体、上压头及下压头的外部设置有热缩管，下压头贯通孔与煤体的内部相连通，温度传感器的感温部分设置在煤体的内部。

在所述挡板上方的筒体底部的内侧壁上设置有天线支架，在天线支架内侧壁上设置有螺旋状凹槽，微波天线设置在螺旋状凹槽内。

所述微波天线与温度传感器的感温部分相对应。

所述上、下压盖均设置在筒体外部，且与筒体通过螺纹连接。

在所述筒体下方的下压盖内侧壁上设置有凸起，所述挡板设置在筒体底面与凸起上表面之间。

在所述上压头和挡板上方的下压头的侧壁上设置有锥形面，在锥形面上设置有压垫，压垫通过压紧螺母固定在锥形面上，压紧螺母与上、下压头侧壁以螺纹连接，热缩管两端通过压垫和压紧螺母固定在上、下压头上。

本发明的有益效果：

本发明实验装置具有三轴加载功能，可实现对煤层气解吸渗流的功能测试，获得微波作用下煤层气解吸渗流性能参数，为煤层气资源的合理抽放和综合利用提供可靠的数据；本发明实验装置结构简单、性能可靠、操作方便、节约成本。

附图说明

图1是本发明的微波激励煤层气解吸渗流实验装置的结构示意图；

图中，1—谐振腔，2—磁控管，3—压紧螺母，4—压垫，5—温度传感器，6—微波天线，7—波导管，8—下压头，81—下压头出气孔，82—下压头贯通孔，83—下压头第一凸起，9—活塞，10—挡板，11—下压盖，111—下压盖贯通孔，12—筒体，13—天线支架，14—煤体，15—上压盖，151—上压盖贯通孔，16—上压头，161—上压头进气孔，162—上压头第一凸起，17—热缩管，18—控制器。

具体实施方式