[发明专利]一种电磁波激励非常规天然气渗流实验装置

说明书

技术领域

本发明属于非常规天然气(煤层气和页岩气等)渗流实验技术领域，特别是涉及一种电磁波激励非常规天然气渗流实验装置。

背景技术

非常规天然气主要包括煤层气和页岩气，主要成分为甲烷，是重要的新兴清洁能源。我国的煤层气和页岩气储量均非常丰富，页岩气可探储量位居世界首位。对非常规天然气进行开发利用不但能够极大的缓解我国能源紧张状况，而且可以降低煤、石油等常规能源对大气环境的污染，煤层气的开采还有助于增大煤矿生产安全系数，提高经济效益。但我国大部分地区的非常规天然气储层均属于低渗透储层，抽采率极低，无法进行常规工业化开采。

目前，常用的开采方法为水力压裂和水平钻井结合，需要耗费大量的水资源，且可能带来一些附加问题。电磁波是针对低渗透储层进行非常规天然气开采的新方法，最早是基于电磁波产生的热效应，利用热能提高非常规天然气解吸渗流速度，从而达到大幅度提高产量的目的。研究发现：电磁波作用于煤岩体，利用介电传导可同时实现热膨胀、热破裂和辐射致裂，同时可通过热辐射在煤岩体内部形成内热源，进一步利用温度差激励煤层气和页岩气从储层中产出。因此，电磁波激励开采低渗透非常规天然气相对于现有水力压裂、注气驱替和常规注热或加热开采等方式比较，抽采效率更高，致裂渗流效果更好；因此，利用电磁波对低渗透非常规天然气进行激励开采是一种非常有潜力的新型开采方法。

目前，现有技术中尚没有电磁波激励非常规天然气渗流实验装置，无法获得电磁波激励作用下非常规天然气的渗流规律，不能为非常规天然气资源的合理抽放和综合利用提供可靠的数据。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电磁波激励非常规天然气渗流实验装置，该实验装置具有三轴加载功能，可实现对非常规天然气渗流特性的功能测试，获得电磁波激励作用下非常规天然气渗流特性规律，为非常规天然气资源，特别是低渗透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：一种电磁波激励非常规天然气渗流实验装置，包括三轴加压装置、电磁波激励装置及集成控制系统；

所述三轴加压装置由压力机和三轴仪组成，所述压力机包括上顶板、下底板、刚性柱、液压机及液压机工作台，所述三轴仪包括上压帽、下压帽、缸体、上压座、活塞、上压头、下压头及压垫；所述上顶板设置在下底板的上方，两者通过刚性柱相连接，在下底板的顶部中心位置设置有液压机，在液压机的上方设置有液压机工作台；在液压机工作台的上方设置有缸体，在缸体的上部设置有具有中心通孔的上压帽，所述上压帽与缸体通过螺纹相连接；在缸体的下部设置有具有中心通孔的下压帽，所述下压帽与缸体通过螺纹相连接，在缸体内的上部设置有上压座，上压座顶部的凸起设置在上压帽的中心通孔内；在下压帽的内部设置有活塞，活塞底部的凸起穿过下压帽的中心通孔后，与液压机工作台的上表面相接触，所述活塞与缸体相配合；在缸体内分别设置有上压头和下压头，在上压头的顶部设置有上压头第一凸起，所述上压头第一凸起嵌入在上压座的底部，在下压头的底部设置有下压头第一凸起，所述下压头第一凸起嵌入在活塞的顶部，所述上压头与下压头相对设置；在下压头及活塞的内部设置有贯通下压头和活塞的解吸气体出气孔，在上压座的内部分别设置有贯通上压座的围压进气孔和数据输出通道，在上压座及上压头的内部设置有贯通上压座和上压头的孔隙压进气孔和电磁波接收孔；

所述电磁波激励装置包括电磁波发生器，电磁波发生器的输出端与三轴加压装置的电磁波接收孔相连接；

所述集成控制系统包括主机、温度传感器、温度接受器、应变片、应变接收器、控制气体开关、稳压器控制开关、压力表及调压阀；气瓶分别与三轴加压装置的围压进气孔、孔隙压进气孔及液压机相连接，在气瓶与围压进气孔之间的管路上设置有第一控制气体开关、第一压力表、第一调压阀及第一稳压器，在气瓶与孔隙压进气孔之间的管路上设置有第二控制气体开关、第二压力表、第二调压阀及第二稳压器，在气瓶与液压机之间的管路上设置有第三控制气体开关、第三压力表、第三调压阀及第三稳压器；所述温度传感器和应变片均设置在试样表面，应变片的数据线穿过上压座的数据输出通道后通过应变接收器与主机相连接，温度传感器的数据线穿过上压座的数据输出通道后通过温度接收器与主机相连接。

在所述活塞的上部与下压帽之间设置有挡板。

在所述上、下压头上设置有锥形面，并配有压垫，所述压垫与上、下压头通过螺纹相连接。

所述应变接收器采用动态应变仪。

所述温度接收器采用多路数据采集仪。