本發(fā)明涉及深部煤層氣開(kāi)采，尤其是涉及一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、深部煤層氣特指煤儲(chǔ)層埋藏深度大于1500米的煤層氣。與淺部或中淺部煤層氣相比，深部煤層氣具有煤層厚度大、熱演化程度高、含氣飽和度高、游離氣豐富、水動(dòng)力條件弱、割理裂隙發(fā)育、煤體結(jié)構(gòu)完整和儲(chǔ)層壓力大等有利成藏條件，整體資源條件優(yōu)越，開(kāi)發(fā)條件明顯優(yōu)于淺部或中淺部。

2、在煤層氣開(kāi)發(fā)中，儲(chǔ)層滲透率是影響煤層氣井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素之一。對(duì)于深部煤層氣而言，其滲透率的研究對(duì)于提高煤層氣井的單井產(chǎn)能具有重要意義。由于目前國(guó)內(nèi)外對(duì)深部煤儲(chǔ)層滲透率的研究較少，因此開(kāi)展深部煤層氣排采過(guò)程中滲透率的變化規(guī)律研究顯得尤為重要。

3、現(xiàn)有的滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，機(jī)械控制的模擬倉(cāng)室與煤樣之間存在一定的空隙，這些空隙有助于煤層氣的運(yùn)動(dòng)，從而造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高的情況，進(jìn)而對(duì)深部煤層的開(kāi)采造成錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)支持，在降低開(kāi)采效率的同時(shí)，提高了事故的發(fā)生率，并且現(xiàn)有的滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并不能?chē)?yán)格的根據(jù)操作改變煤樣的性質(zhì)，進(jìn)而得到模擬實(shí)驗(yàn)所需求的具有各種穩(wěn)定特性的煤樣。

4、因此，有必要提供一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的現(xiàn)有的滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，機(jī)械控制的模擬倉(cāng)室與煤樣之間存在一定的空隙，這些空隙有助于煤層氣的運(yùn)動(dòng)，從而造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高的情況，進(jìn)而對(duì)深部煤層的開(kāi)采造成錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)支持，在降低開(kāi)采效率的同時(shí)，提高了事故的發(fā)生率，并且現(xiàn)有的滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并不能?chē)?yán)格的根據(jù)操作改變煤樣的性質(zhì)，進(jìn)而得到模擬實(shí)驗(yàn)所需求的具有各種穩(wěn)定特性的煤樣的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明提供的諸多技術(shù)方案中的優(yōu)選技術(shù)方案所能產(chǎn)生的諸多技術(shù)效果詳見(jiàn)下文闡述。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括框架結(jié)構(gòu)，其中：

4、所述框架結(jié)構(gòu)的中部水平固定設(shè)置有分隔固定板，所述分隔固定板上設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件；

5、所述框架結(jié)構(gòu)的底部?jī)?nèi)壁裝配有冷卻降溫組件、加熱升溫組件和控壓組件，且所述冷卻降溫組件、所述加熱升溫組件和所述控壓組件均與所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件連接；

6、所述框架結(jié)構(gòu)的頂部?jī)?nèi)壁裝配有用于制備煤樣的煤樣制備組件、用于將制備完成的煤樣放入至所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件內(nèi)的煤樣放入機(jī)械臂、以及水泥攪拌組件，所述水泥攪拌組件的輸出端固定裝配在所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件的上端。

7、進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件包括：

8、震動(dòng)機(jī)構(gòu)，固定裝配在所述分隔固定板上表面；

9、高壓反應(yīng)倉(cāng)，固定裝配在所述震動(dòng)機(jī)構(gòu)的上端；

10、輔助準(zhǔn)備倉(cāng)，包括兩組，兩組所述輔助準(zhǔn)備倉(cāng)分別設(shè)置在所述高壓反應(yīng)倉(cāng)的兩端；

11、支撐架，設(shè)置在所述輔助準(zhǔn)備倉(cāng)的下方，用于將所述輔助準(zhǔn)備倉(cāng)固定在所述分隔固定板上；

12、連通管，用于聯(lián)通所述輔助準(zhǔn)備倉(cāng)與所述高壓反應(yīng)倉(cāng)；

13、煤層氣壓縮罐，包括兩組，兩組所述煤層氣壓縮罐均固定裝配在所述分隔固定板上，且對(duì)應(yīng)設(shè)置于所述輔助準(zhǔn)備倉(cāng)的后側(cè)。

14、進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件還包括通氣閥，其中：

15、兩組所述煤層氣壓縮罐相連通，所述通氣閥設(shè)置于兩組所述煤層氣壓縮罐之間，所述通氣閥設(shè)置為單向右側(cè)連通的通氣閥。

16、進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件還包括溫度監(jiān)控組件和氣體測(cè)量表，所述溫度監(jiān)控組件和所述氣體測(cè)量表均設(shè)置于所述輔助準(zhǔn)備倉(cāng)上。

17、進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述高壓反應(yīng)倉(cāng)包括：

18、反應(yīng)倉(cāng)體；

19、多組第一液壓缸，水平鏡像地嵌裝于所述反應(yīng)倉(cāng)體的兩端；

20、封閉移動(dòng)板，滑動(dòng)設(shè)置在反應(yīng)倉(cāng)體內(nèi)部，豎直固定裝配于位于同側(cè)的所述第一液壓缸的活塞端；且所述封閉移動(dòng)板與反應(yīng)倉(cāng)體的連接處設(shè)置有可滑動(dòng)的密封條；所述封閉移動(dòng)板上開(kāi)設(shè)有與所述連通管同軸的貫穿孔；

21、壓縮通氣管，固定裝配于所述封閉移動(dòng)板與所述反應(yīng)倉(cāng)體之間；

22、自動(dòng)開(kāi)合門(mén)，設(shè)置于所述反應(yīng)倉(cāng)體的背側(cè)。

23、進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述煤樣制備組件包括：

24、煤樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，置于所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件上方，且固定裝配在所述框架結(jié)構(gòu)右側(cè)的內(nèi)壁上；

25、粒徑篩分機(jī)構(gòu)，設(shè)置于所述煤樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，用于對(duì)煤樣進(jìn)行篩分；

26、下壓組件，設(shè)置于所述煤樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，用于對(duì)煤樣進(jìn)行壓制，形成所需形狀的煤樣；

27、試劑罐，設(shè)置于所述煤樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述試劑罐內(nèi)設(shè)置用于改變煤樣力學(xué)性質(zhì)的溶液；

28、水力沖刷機(jī)構(gòu)，設(shè)置于所述煤樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，用于通過(guò)沖刷使煤樣中形成新的通道；

29、三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)置于所述煤樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；

30、面銑刀，固定裝配于三軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，用于切削煤樣。

31、進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述煤樣制備組件還包括煤樣破碎機(jī)構(gòu)，所述煤樣破碎機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述粒徑篩分機(jī)構(gòu)的上端，且所述煤樣破碎機(jī)構(gòu)固定嵌裝在框架結(jié)構(gòu)上端。

32、進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述煤樣制備組件還包括沖刷噴頭和儲(chǔ)水箱，其中：

33、所述沖刷噴頭包括多組，多組沖刷噴頭的類(lèi)型不同，所述沖刷噴頭設(shè)置于所述水力沖刷機(jī)構(gòu)的下端；

34、所述儲(chǔ)水箱設(shè)置于所述水力沖刷機(jī)構(gòu)上。

35、進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述煤樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

36、固定底座，固定裝配在所述框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上；

37、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，裝配于所述固定底座內(nèi)；

38、轉(zhuǎn)動(dòng)板，裝配于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上，且所述轉(zhuǎn)動(dòng)板置于所述固定底座的上方；

39、多組第二液壓缸，固定嵌裝于所述轉(zhuǎn)動(dòng)板上；

40、氣動(dòng)伸長(zhǎng)組件，與所述第二液壓缸一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，且固定裝配于所述第二液壓缸的缸體上端；

41、伸縮模具，固定設(shè)置于所述氣動(dòng)伸長(zhǎng)組件的內(nèi)側(cè)。

42、進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述第二液壓缸活塞端端頭與伸縮模具同軸，且其外徑與完全伸長(zhǎng)的伸縮模具的內(nèi)徑相等。

43、本發(fā)明提供的深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件，在其內(nèi)設(shè)置有封閉且可滑動(dòng)的封閉移動(dòng)板實(shí)現(xiàn)煤樣長(zhǎng)度的限定，同時(shí)在煤樣外側(cè)填充水泥，從而阻止煤層氣的通過(guò)，較大程度上避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置中，孔隙所造成的煤層氣泄露的問(wèn)題，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，同時(shí)設(shè)置有煤樣制備組件，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，通過(guò)多種機(jī)構(gòu)共同協(xié)作的方式，改變煤樣的性質(zhì)，使其最大程度上接近真實(shí)深部煤層的性質(zhì)，進(jìn)而進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，降低開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)，提高開(kāi)采效率。

技術(shù)特征：

1.一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括框架結(jié)構(gòu)(1)，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件(3)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件(3)還包括通氣閥，其中：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件(3)還包括溫度監(jiān)控組件(36)和氣體測(cè)量表(37)，所述溫度監(jiān)控組件(36)和所述氣體測(cè)量表(37)均設(shè)置于所述輔助準(zhǔn)備倉(cāng)(33)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓反應(yīng)倉(cāng)(32)包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述煤樣制備組件(7)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述煤樣制備組件(7)還包括煤樣破碎機(jī)構(gòu)(73)，所述煤樣破碎機(jī)構(gòu)(73)設(shè)置于所述粒徑篩分機(jī)構(gòu)(72)的上端，且所述煤樣破碎機(jī)構(gòu)(73)固定嵌裝在框架結(jié)構(gòu)(1)上端。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述煤樣制備組件(7)還包括沖刷噴頭和儲(chǔ)水箱(77)，其中：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述煤樣轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(71)包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述第二液壓缸(714)活塞端端頭與伸縮模具(716)同軸，且其外徑與完全伸長(zhǎng)的伸縮模具(716)的內(nèi)徑相等。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種深部煤層氣滲透模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，涉及深部煤層氣開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的中部水平固定設(shè)置有分隔固定板，分隔固定板上設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件；框架結(jié)構(gòu)的底部?jī)?nèi)壁裝配有冷卻降溫組件、加熱升溫組件和控壓組件，且冷卻降溫組件、加熱升溫組件和控壓組件均與實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件連接；框架結(jié)構(gòu)的頂部?jī)?nèi)壁裝配有用于制備煤樣的煤樣制備組件、用于將制備完成的煤樣放入至實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件內(nèi)的煤樣放入機(jī)械臂、以及水泥攪拌組件，水泥攪拌組件的輸出端固定裝配在實(shí)驗(yàn)?zāi)M組件的上端，本發(fā)明能夠提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，降低開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)，提高開(kāi)采效率。

技術(shù)研發(fā)人員：楊江浩,馬立濤,王威,張波,高麗軍,張偉森,劉成,柳雪青,李洋冰,黃英,姜洋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中海油能源發(fā)展股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10