[发明专利]多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验方法

权利要求书

1.一种多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验方法，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；

所述抽采管沿箱体长度方向布置，并且抽采管包括固定在箱体上的外管和插装在外管内的内管，在所述外管上设有与透气板一一对应的抽采区，在外管的每一抽采区上均开设有外抽采孔，在所述外管相邻的两个抽采区之间设置有隔板，所述隔板将相邻的抽采区密封隔断；所述内管的数量与抽采区的数量一一对应，内管的内端伸入对应抽采区内，并且在内管上开设有位于对应抽采区内的内抽采孔；

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；

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，在每一所述内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，所述开采总管用于收集气体；

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接，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、煤层气开采

关闭所有的进气管路，按照试验设定的开采方式，打开相应的出气管路，进行甲烷开采模拟试验；

步骤5、结束一次试验

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

改变开采方式，重复试验。

2.根据权利要求1所述的多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验方法，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，所述外管上的抽采区与透气板一一对应布置有四个，所述内管与抽采区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垂直井开采模拟试验方法，其特征在于：在所述步骤4中，打开所有的出气管路，采用合层开采方式模拟甲烷开采。

4.根据权利要求2所述的多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验方法，其特征在于：在所述步骤4中，采用单层开采的方式模拟甲烷开采，包括以下步骤，先打开煤层Ⅳ所对应的出气管路进行单层抽采，直到煤层Ⅳ的气压降至0.1MPa以下；然后打开煤层Ⅲ所对应的出气管路进行单层抽采，直到煤层Ⅲ的气压降至0.1MPa以下；再打开煤层Ⅱ所对应的出气管路进行单层抽采，直到煤层Ⅱ的气压降至0.1MPa以下；最后打开煤层Ⅰ所对应的出气管路进行单层抽采，直到煤层Ⅰ的气压降至0.1MPa以下。