专利名称：测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤层气开发领域实验室测量煤岩渗透率的方法与相应装置，特别涉及一种针对煤岩、利用气体在煤岩内的稳定流动测定煤岩气体渗透率和气体吸附量的方法和装置。
背景技术：
煤岩渗透率的测定是煤层气开发的基础，尤其是针对煤与煤层气之间的强吸附作用，使得在煤层气开发的过程中煤岩渗透率将发生变化，因此，需针对不同气含量下的煤岩渗透率进行测试分析，以此更好的反映煤层气开发过程中煤岩渗透率的变化特征。早在20世纪60年代，我国学者就已针对煤岩渗透率的测定方法进行了研究，但只限于对煤样实施了环形密封，所采用的是将热缩管(一般称之为“胶囊”)对煤样进行环形密封。具体实施首先将热缩管套在煤样环形表面，其长度略大于煤样试件总长度，而后对热缩管进行加热处理，使其紧贴在煤样表面，最后将套有热缩管的煤样放置在渗透装置的入口端与出口端中间，利用管卡将大于煤样长度的热缩管紧卡在带有刻槽的入口端和出口端上，而后对渗透缸体内施加一定压力的油压，且油压的数值略大于煤样入口段气体压力的数值，以此来完成煤样试件的密封。该方法虽然解决了煤样气测实验密封难的问题，但同时使得煤样自入口端开始，沿着内部气体流动的方向承受多余的油压，换言之煤样沿轴线方向上受油压的影响，呈现出压缩的变形，该变形改变了煤样试件的物理力学特性，同时也改变了煤样的孔渗参数，使得该种实验条件下的气体渗透测试失去了研究意义。同时由于煤与瓦斯气体间强烈的吸附作用，使得瓦斯在煤体内的流动极其复杂，因此在研究瓦斯在煤体内的流动规律时，应该同时测定煤岩的吸附气体量，传统的渗透测试方法不能满足以上的研究需要。因此急需一种约束煤岩试件环形应变下同时测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法与装置。

发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种约束煤岩试件环形应变下同时测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法与装置。本发明的目的之一是提出一种约束煤岩试件环形应变下同时测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法；本发明的目的之二是提出一种约束煤岩试件环形应变下同时测定煤岩吸附气体量和渗透率的装置。本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的本发明提供的测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法，包括以下步骤SI :将煤样试件在约束环形应变下进行密封；S2 :将煤样试件放入恒温箱中，设置煤样试件的测量初始状态；S3:调节流入和流出煤样试件内部的气体压力，使测试气体在压差的驱动下于煤、样试件内流动，使气体渗透达到稳定流动状态，测量稳态渗流时的测试气体渗透量；以及测量煤样试件的入口端压力值和出口端压力值；S4 :通过质量流量计分别测量煤样试件入口端气体流量与出口端气体流量；S5:根据煤样试件入口端压力值、出口端压力值和流速按以下公式来计算渗透率
权利要求
1.测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法，其特征在于包括以下步骤 Si:将煤样试件在约束环形应变下进行密封； 52:将煤样试件放入恒温箱中，设置煤样试件的测量初始状态； 53:调节流入和流出煤样试件内部的气体压力，使测试气体在压差的驱动下于煤样试件内流动，使气体渗透达到稳定流动状态，测量稳态渗流时的测试气体渗透量；以及测量煤样试件的入口端压力值和出口端压力值； 54:通过质量流量计分别测量煤样试件入口端气体流量与出口端气体流量； 55:根据煤样试件入口端压力值、出口端压力值和流速按以下公式来计算渗透率
2.根据权利要求I所述的测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法，其特征在于所述步骤SI中煤样试件的密封，具体包括以下步骤 Sll :将煤样试件放入固定钢架中； S12:将密封试剂导入煤样试件，待密封试剂发生反应，紧固煤样试件后，将煤样试件与固定钢架一体放入密封钢套中； 513:将密封试剂倒入煤样试件与密封缸套的间隙空间内，待试剂反应充分后，将密封钢套两端分别与带有法兰的气室连接，并通过螺栓将密封缸套与气室紧密相连； 514:将气体压力控制器数值调制实验所需数值，并通过三通管将气体压力控制器与质量流量计相连。
3.根据权利要求2所述的测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法，其特征在于所述设置煤样试件测量的初始状态，具体包括以下步骤 S21 :分别将两个质量流量计设置于入口端气室和出口端气室两端，并通过三通管将质量流量计与压力控制器相连； S22:将入口端压力控制器另一端通过三通与高压气瓶的减压阀出口和真空泵接口相连； 523:将密封缸套与气室连接部分整体放入恒温水浴箱内，并设定好实验温度； 524:实验进行前，打开真空泵，对煤样试件进行脱气； S25:打开质量流量计电源开关，然后打开高压气瓶减压阀开关，使气体在压差的驱动下在煤样试件内流动，待气室两端质量流量计示数相等后，读取质量流量计示数。
4.根据权利要求3所述的测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法，其特征在于所述恒温箱为恒温水浴箱。
5.测定煤岩吸附气体量和渗透率的装置，其特征在于包括密封钢套、入口端气体压力控制器、出口端气体压力控制器、入口端压力传感器、出口端压力传感器入口端质量流量计、出口端质量流量计和恒温箱； 所述密封钢套内装有煤样试件，用于保证煤样试件内部气体均匀流动；所述密封钢套的两端分别设置有入口端气室和出口端气室，所述入口端气室的一端与密封钢套连通，所述出口端气室的一端与密封钢套连通，所述入口端气室的另一端与入口端质量流量计连接，所述出口端气室的另一端与出口端质量流量计相连接； 所述入口端质量流量计的接口与入口端的三通管相连接；所述该三通管的三个接口分别与入口端质量流量计接口、入口端气体压力控制器接口和入口端压力传感器接口相连；所述入口端气体压力控制器另一端通过另一三通管与测试气体高压气瓶减压阀出口和真空泵接口相连接；所述真空泵接口处设置有真空泵阀门； 所述出口端质量流量计的接口与出口端的三通管相连接；所述该三通管的三个接口分别与出口端质量流量计接口、出口端气体压力控制器接口和出口端压力传感器接口相连；所述密封钢套及设置的入口端气室和出口端气室放入恒温箱中，所述恒温箱用于保持在测试中煤样试件内气体渗透温度。
6.根据权利要求5所述的测定煤岩吸附气体量和渗透率的装置，其特征在于所述密封钢套内设置有筛孔托盘，所述筛孔托盘上设置有刚性骨架，所述刚性骨架上放置煤样试件，所述密封钢套内壁注有密封试剂。
7.根据权利要求6所述的测定煤岩吸附气体量和渗透率的装置，其特征在于所述入口端气室和出口端气室通过法兰分别与密封钢套连接。
8.根据权利要求7所述的测定煤岩吸附气体量和渗透率的装置，其特征在于所述恒温箱为恒温水浴箱。
全文摘要
本发明公开了一种测定煤岩吸附气体量和渗透率的方法，首先将煤样试件在约束环形应变下进行密封；将煤样试件放入恒温箱中，保持煤样试件内渗透温度为预设温度值；然后调节流入、出煤样试件内部的气体压力，使测试气体在压差的驱动下于煤样试件内流动，使气体渗透达到稳定流动状态，测量气体流速、进、出压力值和气体流量；最后根据煤样试件进、出口端压力值及气体流量数值计算渗透率和煤岩吸附气体量。还提供一种测定煤岩吸附气体量和渗透率的装置，本发明以多孔介质渗流理论为基础，在约束煤样试件环形应变下同时测定煤样试件气体吸附量和渗透率的方法与装置，符合多孔介质渗流实验的基础；为研究吸附作用对煤岩渗透特性的影响奠定了基础。
文档编号G01N15/08GK102636424SQ20121012235
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者向真才, 周厚权, 季卫斌, 张仰强, 张志刚, 文光才, 李新建, 李树彬, 杨利平, 王建伟, 秦晓强, 程波, 胡千庭, 金洪伟 申请人:中煤科工集团重庆研究院