1.大孔隙煤巖體二氧化碳驅(qū)替瓦斯過程動(dòng)態(tài)分析方法,其特征在于,在該方法中采用了一種大孔隙煤巖體二氧化碳驅(qū)替瓦斯過程動(dòng)態(tài)分析裝置,所述大孔隙煤巖體二氧化碳驅(qū)替瓦斯過程動(dòng)態(tài)分析裝置包括:
中空的環(huán)形夾持器本體(1),所述夾持器本體(1)的側(cè)表面圍設(shè)有保溫層(2),所述保溫層(2)的部分側(cè)表面圍設(shè)有核磁共振線圈(3);
所述夾持器本體(1)的空腔內(nèi)設(shè)有中空的環(huán)形膠套(4),所述環(huán)形膠套(4)的空腔上部設(shè)有與空腔內(nèi)壁緊密配合的上頂頭(5),所述環(huán)形膠套(4)的空腔下部設(shè)有與空腔內(nèi)壁緊密配合的下頂頭(6),所述環(huán)形膠套(4)的內(nèi)壁、上頂頭(5)和下頂頭(6)共同圍成有可放置待測煤巖體試件(100)的空間;
所述環(huán)形膠套(4)的空腔上部設(shè)有與上頂頭(5)接觸的上堵頭(7),所述環(huán)形膠套(4)的空腔下部設(shè)有與下頂頭(6)接觸的下堵頭(8),所述環(huán)形膠套(4)的上端還設(shè)有將環(huán)形膠套(4)與上堵頭(7)緊密卡接的上密封卡套(9),所述環(huán)形膠套(4)的下端還設(shè)有將環(huán)形膠套(4)與下堵頭(8)緊密卡接的下密封卡套(10),所述下堵頭(8)上設(shè)有將下堵頭(8)下端部罩設(shè)在夾持器本體(1)下表面的下堵頭固定端(11),所述上堵頭(7)的上部側(cè)表面圍設(shè)有將上堵頭(7)固定在夾持器本體(1)上部的上堵頭密封端(12),所述上頂頭(5)和上堵頭(7)上貫通設(shè)有驅(qū)替進(jìn)管(13),所述下頂頭(6)、下堵頭(8)和下堵頭固定端(11)上貫通設(shè)有驅(qū)替出管(14),所述夾持器本體(1)的空腔內(nèi)壁上嵌設(shè)有加熱層(15),所述加熱層(15)、夾持器本體(1)的空腔內(nèi)壁及上堵頭密封端(12)與所述上堵頭(7)、環(huán)形膠套(4)及下堵頭(8)之間共同構(gòu)成一個(gè)環(huán)形的圍壓腔室(16);
所述夾持器本體(1)的上部設(shè)有與圍壓腔室(16)連通的進(jìn)油管(17)和與加熱層(15)連通的加熱層出油管(18),所述夾持器本體(1)的下部設(shè)有與圍壓腔室(16)連通的卸油管(19)和與加熱層(15)連通的加熱層進(jìn)油管(20),且所述夾持器本體(1)的下部還設(shè)有數(shù)據(jù)線接頭(21)和用于檢測圍壓腔室(16)內(nèi)溫度的溫度傳感器(22);
該方法包括如下步驟:
S1、將待測煤巖體試件(100)放入所述環(huán)形膠套(4)的內(nèi)壁、上頂頭(5)和下頂頭(6)共同圍成的空間內(nèi),連接好收集相應(yīng)參數(shù)的數(shù)據(jù)線接頭(21),并密封和固定好所述大孔隙煤巖體二氧化碳驅(qū)替瓦斯過程動(dòng)態(tài)分析裝置;
S2、設(shè)定所述圍壓腔室(16)內(nèi)的圍壓為0~25MPa,溫度為0~100℃,所述待測煤巖體試件(100)的軸壓為0~60KN,所述驅(qū)替進(jìn)管(13)內(nèi)的驅(qū)替壓力為0~22MPa,所述驅(qū)替出管(14)內(nèi)的驅(qū)替壓力為0~22MPa;
S3、從所述驅(qū)替進(jìn)管(13)的入口注入甲烷氣體,使待測煤巖體試件(100)達(dá)到吸附飽和狀態(tài),再在驅(qū)替進(jìn)管(13)的入口注入二氧化碳?xì)怏w,由于包括1H、3He、13C、19F、31P和129Xe在內(nèi)的原子核帶電的緣故,具有自旋角動(dòng)量,在磁性狀態(tài)下發(fā)生核磁共振,利用核磁共振儀對甲烷里的氫原子敏感性高而對二氧化碳不敏感的特性,通過核磁成像和T2譜圖來分析二氧化碳驅(qū)替甲烷的動(dòng)態(tài)過程;
S4、監(jiān)測所述驅(qū)替進(jìn)管(13)和驅(qū)替出管(14)內(nèi)的氣體壓力和氣體量,通過計(jì)算機(jī)記錄進(jìn)出口氣體壓力和出口流量、T2譜圖與截面圖像;
S5、根據(jù)設(shè)定的實(shí)驗(yàn)方案,在達(dá)到設(shè)定的驅(qū)替效果后,對記錄的數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行處理,得到不同條件下待測煤巖體試件(100)內(nèi)部驅(qū)替過程中瓦斯動(dòng)態(tài)分布特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大孔隙煤巖體二氧化碳驅(qū)替瓦斯過程動(dòng)態(tài)分析方法,其特征在于,所述步驟S2中,所述圍壓腔室(16)內(nèi)的圍壓為20MPa,溫度為80℃,所述待測煤巖體試件(100)的軸壓為50KN,所述驅(qū)替進(jìn)管(13)內(nèi)的驅(qū)替壓力為20MPa,所述驅(qū)替出管(14)內(nèi)的驅(qū)替壓力為20MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大孔隙煤巖體二氧化碳驅(qū)替瓦斯過程動(dòng)態(tài)分析方法,其特征在于,所述步驟S3中,所述通過核磁成像和T2譜圖來分析二氧化碳驅(qū)替甲烷的動(dòng)態(tài)過程,其包括實(shí)時(shí)采集NMR譜和高質(zhì)量MRI圖像,通過采集NMR譜信號和高質(zhì)量MRI圖像的變化定性和定量判斷驅(qū)替進(jìn)度和驅(qū)替效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大孔隙煤巖體二氧化碳驅(qū)替瓦斯過程動(dòng)態(tài)分析方法,其特征在于,所述步驟S5中,所述驅(qū)替效果為驅(qū)替效率大于70%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大孔隙煤巖體二氧化碳驅(qū)替瓦斯過程動(dòng)態(tài)分析方法,其特征在于,所述步驟S5中,所述對記錄的數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行處理,其包括針對甲烷的實(shí)時(shí)NMR譜和高質(zhì)量MRI圖像,比較各時(shí)刻的實(shí)時(shí)NMR譜信號變化情況,觀察譜圖分布的動(dòng)態(tài)變化,分析驅(qū)替的進(jìn)程,同時(shí)通過MRI成像來定量判斷驅(qū)替位置和效果。