[发明专利]煤层注水条件下二氧化碳驱替甲烷装置

说明书

本发明公开了一种煤层注水条件下二氧化碳驱替甲烷装置。本发明通过三轴加压系统调节不同的轴压和围压，模拟出不同埋藏深度煤的压力，再通过恒温系统调节不同温度，能够研究不同载荷、温度、水分多因素耦合作用下CO₂驱替甲烷特性。本发明能够使原煤进行在不同注水条件下进行CO₂驱替甲烷实验，并且能够在不同温度、水分、轴压和围压多因素耦合条件下驱替实验，能够真实模拟埋藏在地下的煤的瓦斯的驱替过程，该实验简单易操作，使用效果好，易于推广。

技术领域

本发明涉及实验器具技术领域，具体为一种煤层注水条件下CO₂驱替甲烷装置。

背景技术

我国是世界上最大的产煤国，同时富含丰富的煤层气资源，但现有资料显示，我国煤层渗透率较低，属于低渗透性煤层。由于低渗透性，使得煤层瓦斯采前预抽效果不甚理想，为此采取强化措施进行抽采尤为必要。目前国内外强化抽采措施主要有水力压裂、水力割裂、深孔预裂爆破及水力冲孔等，但其工艺较为复杂，成本较高。注气驱替抽采瓦斯操作简单、成本较低。与此同时，国民经济建设过程中排放的大量二氧化碳所产生的温室效应，已经严重威胁到整个自然的生态和生命安全，在诸多二氧化碳减排的方法中，CO₂地下永久封存是最有效最现实的方法之一，于是可以将CO₂注入煤层，其主要以驱替甲烷为目的。经过国内外学者的努力，注入CO₂驱替煤层瓦斯技术机理的研究取得了不少成果，但对不同因素条件下注气驱替效果及其可靠性，如不同含水率条件下CO₂驱替甲烷的研究，还需进一步研究。因此有必要建立该实验装置来模拟煤层注水条件下CO₂驱替甲烷的实验，同时采用研究不同载荷、温度、水分多因素耦合作用下驱替效果，使人们更好的利用煤层注水进行煤与瓦斯突出防治，以及抽采煤层气。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种煤层注水条件下二氧化碳驱替甲烷装置，它为注水条件下二氧化碳驱替甲烷的实验研究提供硬件基础。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：煤层注水条件下二氧化碳驱替甲烷装置，包括真空脱气系统、恒温系统、三轴加压系统、注气系统、高压注水系统和气体收集分析系统；其特征在于：所述的真空脱气系统的组成包括真空泵，真空泵的抽气口与真空脱气箱连接；所述的恒温系统为恒温水浴箱；所述的三轴加压系统的组成包括三轴压力室，三轴压力室与围压伺服系统连接；所述的注气系统的组成包括二氧化碳气瓶和天然气气瓶，二氧化碳气瓶和天然气气瓶均连接到减压储气罐上；所述的高压注水系统的组成包括水箱，在水箱上连接有增液泵；所述的气体收集分析系统为气相色谱仪；真空脱气箱通过带阀门的连接管与三轴压力室的瓦斯进气端口连接，减压储气罐通过带针型阀的连接管与三轴压力室的瓦斯进气端口连接，气相色谱仪通过带弹簧止水夹的连接管与三轴压力室的瓦斯进气端口连接；三轴压力室的下部处于恒温水浴箱中；增液泵的出水口通过带阀门二的连接管与注水钢管连接，注水钢管与三轴压力室的进水口连接。

在连接减压储气罐与三轴压力室的连接管上还设有高精度压力表。

在连接增液泵与注水钢管的连接管上还设有高压流量计和高精度压力表二。

有益效果

本发明提供了一种专用恒温水槽。具备以下有益效果：

本发明通过三轴加压系统调节不同的轴压和围压，模拟出不同埋藏深度煤的压力，再通过恒温系统调节不同温度，能够研究不同载荷、温度、水分多因素耦合作用下CO₂驱替甲烷特性。本发明能够使原煤进行在不同注水条件下进行CO₂驱替甲烷实验，并且能够在不同温度、水分、轴压和围压多因素耦合条件下驱替实验，能够真实模拟埋藏在地下的煤的瓦斯的驱替过程，该实验简单易操作，使用效果好，易于推广。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；