[发明专利]多场耦合条件下二氧化碳煤层封存模拟试验方法

摘要

本发明公开了一种多场耦合条件下二氧化碳煤层封存模拟试验方法，通过在试件箱内利用煤样和相似材料模拟煤层和岩层，并在箱体内设置与模拟煤层一一对应的透气板和气流通道，以便于对各个模拟煤层进行抽真空和甲烷吸附，然后通过注气管对选定的注气煤层进行二氧化碳注入封存，最后通过三相应力加载系统，对型煤进行应力循环加载，以模拟外界扰动造成的地应力循环变化，并监控各个传感器的参数变化，从而为研究二氧化碳煤层封存提供了试验基础。

主权项

1.一种多场耦合条件下二氧化碳煤层封存模拟试验方法，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成型，使试件箱内形成至少两个模拟煤层和间隔在模拟煤层之间的模拟岩层，并在试件箱内埋入注气管和多个传感器；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；所述模拟煤层和模拟岩层均与第一压板平行布置，并且选定其中至少一个模拟煤层为注气煤层，在所述箱体内底设有与模拟煤层一一对应的透气板，在每一所述透气板下方设有气流通道，所述气流通道的一端通过透气板与对应的模拟煤层连通，气流通道的另一端贯穿箱体外壁并连接有管接头，在每一所述管接头上各自连接有进气管路；所述注气管沿箱体长度方向布置，在注气管内设有与注气煤层一一对应的注气通道，所述注气通道的内端与对应的注气煤层连通，注气通道的外端各自通过注气管连接有二氧化碳气源；1c)检查密封效果；1d)连接传感器和电脑，将所有的进气管路均与真空泵连接；步骤2、加载应力开启应力加载及数据采集系统，通过各个压头施加试验设定的预应力；步骤3、甲烷吸附关闭注气管，启动真空泵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，将进气管路与各自的甲烷气瓶连接，打开甲烷气瓶和进气管路进行充气，按照试验设定的吸附平衡气压对各个模拟煤层进行充分吸附；步骤4、注入二氧化碳关闭进气甲烷气瓶和进气管路，打开注气管向注气煤层注入二氧化碳，直到注气煤层的气压达到试验设定值；步骤5、地应力循环加卸载先对第一水平压头、第二水平压头和竖向压头同步从试验设定的低压力值逐渐加载到试验设定的高压力值，然后对第一水平压头、第二水平压头和竖向压头同步从试验设定的高压力值逐渐卸载到试验设定的低压力值，并按照试验设定循环加载和卸载多次，并实时监控各传感器的参数变化；步骤6、同组其他试验改变模拟煤层与模拟岩层的布置方式，或者选定其他模拟煤层为注气煤层，或者改变甲烷吸附的平衡气压，或者改变注入二氧化碳的气压值，或者改变地应力循环加卸载的低压力值与高压力值，重复进行试验。