[发明专利]多层叠置含气系统CO2分层驱替CH4模拟试验方法

权利要求书

1.一种多层叠置含气系统CO2分层驱替CH4模拟试验方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1、试验准备

1a) 将煤样破碎并筛分备用，准备相似材料备用，所述相似材料用于模拟煤层之间的岩层，对传感器进行编号备用；

1b) 型煤成型，在试件箱内对煤样和相似材料进行加压成型，并在试件箱内埋入抽采支管和传感器；

所述试件箱包括箱体和箱盖，在所述箱体沿长度方向的一端插装有第一水平压头，所述第一水平压头的内端固定有位于箱体内的竖向的第一压板，在所述箱体沿宽度方向的一侧插装有至少两个第二水平压头，所述第二水平压头沿箱体的长度方向均匀布置，在每一所述第二水平压头的内端均固定有竖向的第二压板，在所述箱盖上插装有与第二水平压头一一对应的竖向压头，在每一所述竖向压头的内端均固定有位于箱体内的水平的第三压板，在所述箱体内底设置有与竖向压头一一对应的透气板，在每一所述透气板下方均设有气流通道，所述气流通道的一端通过透气板与箱体内腔贯通，气流通道的另一端贯穿箱体外壁并各自固定连接有管接头；

所述煤样和相似材料沿箱体长度方向间隔布置，并且煤样位于透气板正上方，相似材料位于相邻透气板之间部位的上方；

所述抽采支管与第二水平压头一一相对布置，所述抽采支管插装在箱体侧壁上，在每一抽采支管的内端均开有抽采孔；

1c)检查密封效果；

1d) 连接传感器和电脑；在每一所述气流通道的管接头上通过进气管路各自连接有真空泵，每一所述抽采支管的外端各自连接有出气管路，并在每一所述出气管路上均安装有流量计，将所有的出气管路均与开采总管连通，在所述开采总管上安装有甲烷浓度传感器；

步骤2、加载应力

开启应力加载及数据采集系统，通过各个压头对型煤施加预定应力；

步骤3、甲烷吸附

关闭出气管路，启动真空泵对煤样进行抽真空排出空气杂质，抽真空完成后关闭真空泵和进气管路，将进气管路与甲烷气瓶连通，打开甲烷气瓶和进气管路进行充气，按照预定的吸附平衡气压对各个煤层进行充分吸附；

步骤4、甲烷驱替

关闭甲烷气瓶和进气管路，将进气管路与二氧化碳气瓶连通，按照预定的试验方案打开相应的进气管路和二氧化碳气瓶，对相应煤层进行甲烷驱替；

步骤5、结束一次试验

待甲烷浓度传感器读数不再升高时，关闭应力加载及数据采集系统，结束一次试验；

步骤6、同组其他试验

按照预定的试验方案，对其他单层或者多层重复相应步骤。

2.根据权利要求1所述的多层叠置含气系统CO2分层驱替CH4模拟试验方法，其特征在于：所述第二水平压头沿箱体的长度方向均匀布置有四个，所述竖向压头与第二水平压头一一对应布置有四个，所述透气板与竖向压头一一对应布置有四个，所述抽采支管与第二水平压头一一对应布置有四个，所述煤层有四层，从远离第一水平压头的一端开始将煤层依次标定为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；所述相似材料在煤层之间间隔布置有三层。

3.根据权利要求2所述的多层叠置含气系统CO2分层驱替CH4模拟试验方法，其特征在于：所述箱体内压制成型的型煤大小为400mm*400mm*1050mm。

4.根据权利要求3所述的多层叠置含气系统CO2分层驱替CH4模拟试验方法，其特征在于：在所述步骤1进行型煤成型时，对型煤沿竖直方向分四次铺设和加压成型，即先在箱体底部相应位置铺设煤样和相似材料，同时在煤样内埋入传感器，然后加压成型；接着进行第二次煤样和相似材料的铺设和加压成型，然后安装抽采支管和传感器；再进行第三次、第四次铺设和加压成型，并埋入相应位置的传感器。