[发明专利]基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置及方法

说明书

本发明属于测量领域，涉及一种基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置及方法，包括气源输入端、恒温装置、第一扩散室、第二扩散室、差压计以及第二阀门；气源输入端分别与第一扩散室以及第二扩散室相贯通；第一扩散室与第二扩散室之间设置有差压计；第一扩散室通过第二阀门与第二扩散室相贯通；待测煤块悬挂于第一扩散室中；第一扩散室以及第二扩散室共同置于恒温装置中；第一扩散室以及第二扩散室在使用前是处于真空状态。本发明提供了一种测量精度高以及气体不易泄漏的基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置及方法。

技术领域

本发明属于测量领域，涉及一种煤层气在待测煤块中扩散系数的测量装置及方法，尤其涉及一种基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置及方法。

背景技术

对煤层气在煤储层中运移规律的深入认识对于合理的工程设计及提高煤层气采收率的提高非常关键。目前，对煤层气体解吸的动力学过程已经有比较清晰的认识：气体对压力梯度的响应必经过解吸、扩散以及渗流三个阶段。由于煤基质特殊的孔裂隙结构，扩散作用在其中发挥着重要的衔接作用。

基于煤层气的吸附解吸过程是基本可逆性，煤层气吸附动力学应表现出相似性：随着压力梯度的变化，煤层气经过渗流、扩散以及吸附三阶段，稳定的吸附在煤基质的表面，扩散作用也必将在其中发挥重要的作用，从而对煤层气的运移产生重要影响。研究不同温度压力条件下煤层气在煤储层扩散系数的变化规律对于煤层气的开采具有重要的理论和实际意义。

煤层气扩散系数测定装置主要用于测定地层温度条件下煤层气在煤岩中的扩散系数变化规律，为数值模拟提供准确参数，进而为煤层气开采提供理论指导。

目前的测量方法要么采用经破碎后的煤颗粒为样品，要么采用渗透法。前者破坏了煤特有的空间结构，测得的结果不能代表气体在真实煤基质中的扩散系数；对后者来讲，密封性是最大的问题，由于煤易碎，不能承受较大压力，因而难以实现完全密封，杜绝气体泄漏，这种微小的泄漏亦对测量结果产生较大影响。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明的目的是为了提供一种测量精度高以及气体不易泄漏的基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置，其特征在于：所述基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置包括气源输入端、恒温装置、第一扩散室、第二扩散室、差压计以及第二阀门；所述气源输入端分别与第一扩散室以及第二扩散室相贯通；所述第一扩散室与第二扩散室之间设置有差压计；所述第一扩散室通过第二阀门与第二扩散室相贯通；待测煤块悬挂于第一扩散室中；所述第一扩散室以及第二扩散室共同置于恒温装置中；所述第一扩散室以及第二扩散室在使用前是处于真空状态。

作为优选，本发明所采用的基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置还包括第五阀门以及第四阀门；所述气源输入端通过第五阀门与第一扩散室相贯通；所述气源输入端通过第四阀门与第二扩散室相贯通。

作为优选，本发明所采用的基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置还包括第一阀门以及第三阀门；所述第一扩散室依次通过第一阀门、差压计、第二阀门与第二扩散室相贯通。

一种基于如前所述的基于差压法的煤块中气体扩散系数测量装置的待测煤块中气体扩散系数测量方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)选择并制备待测煤块；选取完整且不含明显裂缝的煤块作为待测煤块后并对待测煤块进行脱气以及干燥处理；所述待测煤块的厚度小于5mm，所述待测煤块是横截面积小于500mm²的长方体；所述明显裂缝的宽度大于1μm；

2)将步骤1)制备得到的待测煤块悬挂于第一扩散室中，同时将第一扩散室以及第二扩散室密封；对第一扩散室以及第二扩散室抽真空处理，抽真空后将第一扩散室以及第二扩散室同时置于恒温装置中；