BE1026550B1 - Dispositif d'expérimentation d'échantillons de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide et méthode d'essai de saturation - Google Patents
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Abstract
Sont divulgués un dispositif expérimental d'échantillonnage de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide et une méthode d'essai de saturation. Le dispositif comprend un porte-carotte. Deux extrémités du porte-carotte sont reliées à un dispositif d'entrée de fluide et à un dispositif de sortie de fluide, respectivement, au moyen d'un tube de cuivre dense. Le dispositif d'entrée de fluide comprend un premier boîtier principal et une pluralité de réservoirs de pressurisation gaz-liquide. La première boîte de dispositif principal est munie d'un détecteur d'humidité, d'un détecteur de pression et d'un détecteur de concentration de méthane. Le réservoir de pressurisation gaz-liquide comprend un réservoir de pressurisation de gaz et un réservoir de pressurisation de liquide. Le dispositif d'évacuation des fluides comprend un deuxième boîtier de dispositif principal et une pompe à vide. La deuxième boîte de dispositif principal est munie d'un détecteur d'humidité, d'un détecteur de pression et d'un détecteur de concentration de méthane. La pompe à vide est utilisée pour créer un environnement à basse pression dans la deuxième boîte de dispositifs principaux. La présente invention remplace le liquide conventionnel par un liquide atomisé, réduit autant que possible les dommages causés par le fluide à la structure et aux propriétés physiques de l'échantillon de roche de charbon tout en diminuant la résistance du fluide lorsqu'il passe à travers un milieu poreux, et réduit la difficulté de saturation du liquide et de déplacement gaz-liquide.
Description
; ; BE2019/5975 DISPOSITIF D'EXPERIMENTATION D'ECHANTILLONS DE ROCHE DE CHARBON SATURÉE À DEUX PHASES GAZ-LIQUIDE ET MÉTHODE D'ESSAI DE SATURATION
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine de la production des mines de charbon, et en particulier, un dispositif expérimental d'échantillons de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide et une méthode d'essai de saturation.
CONTEXTE Dans le processus d'exploitation des puits de méthane de houille, avec le progrès du drainage et de la dépressurisation, la pression de pore des réservoirs de charbon est continuellement réduite, la contrainte effective de la roche de charbon augmente progressivement, l'effet de sensibilité à la contrainte est renforcé et la perméabilité est réduite. Le gaz adsorbé sur la roche de charbon commence à se désorber lorsque la pression du réservoir tombe à la pression de désorption critique, la matrice de charbon serétrécit et la perméabilité commence à augmenter graduellement, formant une courbe asymétrique en forme de " U ". Les effets positifs et négatifs font que la perméabilité des réservoirs de charbon se trouve toujours dans un processus complexe de changement dynamique, et la raison du changement dynamique de la perméabilité est le changement dynamique des états gazeux et aqueux des réservoirs à différents moments de drainage. Par conséquent, l'exploration de la perméabilité de la roche de charbon dans différentes conditions de gaz et d'eau et de son processus de changement peut servir de référence et de guide pour l'établissement d'un système de drainage du méthane de houille. Actuellement, la méthode d'immersion directe est souvent adoptée pour les expériences de saturation des échantillons de roche de charbon au pays et à l'étranger. Dans le cas d'une durée d'immersion relativement courte, la saturation liquide des échantillons de roche de charbon ne peut être garantie, et la méthode d'immersion directe affecterait les propriétés physiques des échantillons de roche de charbon et endommagerait les structures originales des échantillons de roche de charbon.
RÉSUMÉ Pour surmonter les lacunes de l'état de la technique, la présente invention fournit un dispositif expérimental d'échantillonnage de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide et une méthode d'essai de saturation, dans laquelle un générateur de vibrations ultrasoniques à haute fréquence est adopté pour atomiser un fluide liquide classique en particules liquides de la taille du nanomètre. Les particules liquides entrent dans les pores (fracture) à l'intérieur de la roche de charbon au moyen de la différence de pression et sont complètement saturées, et le degré de saturation en eau de l'échantillon de roche de charbon est déterminé par une méthode de différence de masse et une différence d'humidité. De même, le degré de saturation en gaz de l'échantillon de roche de charbon peut être déterminé selon une méthode de différence de concentration en méthane. La solution technique adoptée par la présente invention est : un dispositif expérimental d'échantillon de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide, comprenant un porte-carotte. Deux extrémités du porte-carotte sont reliées à un dispositif d'entrée de fluide et à un dispositif de sortie de fluide, respectivement, au moyen d'un tube de cuivre dense. Le dispositif d'entrée de fluide comprend une première boîte de dispositif principal et une pluralité de réservoirs de pressurisation gaz-liquide. Le premier boîtier principal est équipé d'un détecteur d'humidité, d'un détecteur de pression et d'un détecteur de concentration de méthane. Le réservoir de pressurisation gaz-liquide comprend un réservoir de pressurisation de gaz et un réservoir de pressurisation de liquide. Le dispositif d'évacuation de fluide comprend un deuxième boîtier d'appareil principal et une pompe à vide. Le deuxième boîtier principal est équipé d'un détecteur d'humidité, d'un détecteur de pression et d'un détecteur de concentration de méthane. La pompe à vide est utilisée pour créer un environnement à basse pression dans la seconde boîte de dispositifs principaux. De plus, une pompe de surpression est disposée dans le réservoir de pressurisation du gaz, et la pompe de surpression est reliée à un réservoir de stockage de gaz. Une pompe de surpression est disposée dans le réservoir de pressurisation de liquide, et la pompe de surpression est connectée à un réservoir d'eau scellé.
De plus, un générateur de vibrations ultrasoniques à haute fréquence est monté dans le réservoir d'eau scellé. De plus, une unité de pesage est disposée au fond du porte-noyau.
De plus, le porte-noyau est relié à un détecteur de pression pour surveiller la variation de la contrainte de l'échantillon de roche de charbon dans le processus de saturation gaz-liquide afin d'assurer un fonctionnement sûr et sans heurts de l'expérience.
De plus, une méthode d'essai de saturation gaz-liquide à deux phases de l'échantillon de roche de charbon est fournie. La méthode comprend les étapes suivantes : a : placer un échantillon de roche de charbon sur un support de carotte ayant une unité de pesage, et mettre en marche un générateur de vibrations ultrasoniques à haute fréquence pour réaliser l'atomisation du liquide ; coupler le liquide atomisé soumis au traitement de pressurisation à une première boîte de dispositif principal au moyen d'un tube de cuivre dense, dans lequel la première boîte de dispositif principal est munie d'un détecteur d'humidité, d'un détecteur de pression et d'un détecteur de concentration de méthane ; et l'obtention de l'état gaz-liquide dans une boîte de dispositif principal mesurée en prenant des lectures de compteur, dans lequel le liquide conventionnel est remplacé par le liquide atomisé, de sorte que l'endommagement du fluide à la structure et aux propriétés physiques de l'échantillon de roche de charbon est réduit autant que possible tout en réduisant la résistance du fluide lors du passage à travers un milieu poreux ;
b : faire entrer le gaz et le liquide atomisé dans le porte-carotte par le tube de cuivre dense, pénétrer dans l'échantillon de roche de charbon sous l'effet d'une différence de pression, et entrer dans un dispositif d'évacuation des fluides par des fractures des pores à l'intérieur de l'échantillon de roche de charbon, en déterminant la masse maximale de saturation “=== de l'échantillon de roche de charbon par une méthode de différence de masse, en comparant avec la masse ** de l'échantillon de roche de charbon à l'état naturel pour calculer San F Maas 7 0 et en fixant une progression arithmétique , où différentes valeurs de la progression arithmétique correspondent à différentes saturations, respectivement ; et c : mise en marche d'une pompe à vide pour créer un environnement à basse pression dans un deuxième boîtier de dispositif principal, augmentant une différence de pression Se entre le premier boitier de dispositif principal et le second boitier de dispositif principal ; comparer les lectures des détecteurs d'humidité et des détecteurs de concentration de méthane sur le premier boîtier de dispositif principal et le second boîtier de dispositif principal ; déterminer une différence d'humidité ws et une différence de concentration de méthane 8, à différentes saturations ; et sur cette base, déterminer différentes saturations en fonction des relevés du compteur.
En outre, dans la méthode d'essai de saturation des échantillons de roche de 5 charbon, on effectue d'abord un essai de saturation sur des échantillons de roche de charbon ayant des structures et des propriétés physiques différentes pour obtenir des étalons de division de saturation correspondants, puis on effectue la mesure de saturation. Pour les échantillons de roches de charbon ayant une structure de pores réduite et une faible perméabilité, la pénétration et la saturation sont favorisées au moyen de l'atomisation. Le processus expérimental est réalisé dans des conditions de température normale et de pression variable.
Par rapport à l'état de la technique, la présente invention a les effets avantageux suivants : le liquide classique est remplacé par le liquide atomisé, de sorte que l'endommagement du fluide à la structure et aux propriétés physiques de l'échantillon de roche de charbon est réduit autant que possible tout en diminuant la résistance du fluide lors du passage à travers un milieu poreux, et la difficulté de saturation du liquide et de déplacement gaz-liquide est réduite.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La FIG. 1 est un schéma de structure d'un dispositif expérimental d'échantillonnage de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide selon la présente invention.
Dans le dessin, 1-support de noyau, 2-dispositif d'entrée de fluide, 3-dispositif de décharge de fluide, 11-unité de pesage, 21-boîte de dispositif principal I, 22-réservoir de pressurisation gaz-liquide, 31 boîte de dispositif principal de seconde, 32-pompe à vide, 211-détecteur d'humidité, 212-détecteur de pression, 213-détecteur de concentration de méthane, 2211-pompe de surpression, 2212-réservoir de stockage de gaz, 2221-réservoir d'eau scellé, 22211-générateur de vibrations ultrasoniques à haute fréquence DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Afin d'approfondir la compréhension de la présente invention, la présente invention sera décrite plus en détail en conjonction avec les dessins qui l'accompagnent et une incarnation. La représentation n'est qu'une illustration de la présente invention et ne vise pas à limiter la portée de la protection de la présente invention.
Comme le montre la FIG. 1, un dispositif expérimental d'échantillonnage de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide comprend un porte-carotte 1. Deux extrémités du porte-carotte 1 sont reliées à un dispositif d'entrée de fluide 2 et à un dispositif de sortie de fluide 3 respectivement au moyen d'un tube de cuivre dense. Le dispositif d'entrée de fluide 2 comprend une première boîte principale de dispositif 21 et une pluralité de réservoirs de pressurisation gaz-liquide 22. La première boîte 21 est équipée d'un détecteur d'humidité 211, d'un détecteur de pression 212 et d'un détecteur de concentration de méthane 213. Le réservoir de pressurisation gaz-liquide 22 comprend un réservoir de pressurisation de gaz 221 et un réservoir de pressurisation de liquide 222. Le dispositif d'évacuation du fluide 3 comprend un deuxième boîtier principal 31 et une pompe à vide 32. La deuxième boîte de dispositifs principaux 31 est équipée d'un détecteur d'humidité 211, d'un détecteur de pression 212 et d'un détecteur de concentration de méthane 213. La pompe à vide 32 est utilisée pour créer un environnement à basse pression dans la deuxième boîte de dispositif principal 31.
Dans la réalisation ci-dessus, une pompe de surpression 2211 est disposée dans le réservoir de pressurisation de gaz 221, et la pompe de surpression 2211 est reliée à un réservoir de stockage de gaz 2212. Une pompe de surpression 2211 est disposée dans le réservoir de pressurisation de liquide 222, et la pompe de surpression 2211 est raccordée à un réservoir d'eau 2221 étanche. Un générateur de vibrations ultrasoniques à haute fréquence 22211 est monté dans le réservoir d'eau étanche 2221.
Dans le modèle ci-dessus, une unité de pesage 11 est disposée au fond du porte- noyau 1, et le porte-noyau 1 est en outre relié à un détecteur de pression 212 pour surveiller la variation de la contrainte de l'échantillon de roche de charbon dans le processus de saturation gaz-liquide afin d'assurer un fonctionnement sûr et régulier de l'expérience.
Dans le modèle ci-dessus, une méthode d'essai de saturation gaz-liquide à deux phases de l'échantillon de roche de charbon comprend les étapes suivantes a : L'échantillon de roche de charbon est placé sur un support de carotte comportant une unité de pesage, et un générateur de vibrations ultrasoniques à haute fréquence est mis en marche pour réaliser l'atomisation du liquide ; le liquide atomisé soumis au traitement de pressurisation est couplé à une première boîte de dispositif principal au moyen d'un tube de cuivre dense, dans lequel la première boîte de dispositif principal est munie d'un détecteur d'humidité, d'un détecteur de pression et d'un détecteur de concentration de méthane ; et l'état gaz-liquide dans une boîte de dispositif principal est obtenu en prenant des lectures de compteur. Le liquide conventionnel est remplacé par le liquide atomisé, de sorte que l'endommagement du fluide à la structure et aux propriétés physiques de l'échantillon de roche de charbon est réduit autant que possible tout en réduisant la résistance du fluide lors de son passage à travers un milieu poreux.
b : Le gaz et le liquide atomisé entrent dans le porte-carotte par le tube de cuivre dense, pénètrent dans l'échantillon de roche de charbon sous l'effet d'une différence de pression, et entrent dans un dispositif d'évacuation des fluides par des fractures des pores à l'intérieur de l'échantillon de roche de charbon.
La masse maximale de saturation ‘“e< de l'échantillon de roche de charbon est déterminé par une méthode de différence de masse et est comparé avec la masse de l'échantillon de roche de charbon à l'état naturel pour calculer a, © ge TR , et une progression arithmétique 3 TOR TIR est réglé, dans lequel différentes valeurs de la progression arithmétique correspondent à différentes saturations, respectivement. c : Une pompe à vide est mise en marche pour créer un environnement à basse $ pression dans un deuxième boîtier principal, et une différence de pression © entre le premier boîtier d'appareil principal et le deuxième boîtier d'appareil principal est augmenté.
Les relevés des détecteurs d'humidité et des détecteurs de concentration de méthane sur le premier boîtier d'appareil principal et le deuxième boîtier d'appareil principal sont comparés, et une différence d'humidité % and a methane concentration difference de à différentes saturations sont déterminées.
Sur cette base, différentes saturations sont déterminées en fonction des relevés des compteurs.
Dans l'exemple ci-dessus, dans la méthode d'essai de saturation des échantillons de roche de charbon, un essai de saturation est d'abord effectué sur des échantillons de roche de charbon ayant des structures et des propriétés physiques différentes pour obtenir des étalons de division de saturation correspondants, puis la mesure de saturation est effectuée. Pour les échantillons de roche de charbon ayant une structure de pores réduite et une faible perméabilité, la pénétration et la saturation sont favorisées par atomisation. Le processus expérimental est réalisé dans des conditions de temperature normale et de pression variable.
L'exécution de la présente invention est une exécution privilégiée, mais la présente invention ne s'y limite pas. Les spécialistes peuvent facilement comprendre l'esprit de la présente invention et y apporter différentes extensions et modifications selon la forme d'expression susmentionnée, qui entrent dans le champ de protection de la présente invention sans s'écarter de l'esprit de la présente invention.
Claims (7)
1. Dispositif expérimental d'échantillonnage de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide, comprenant un porte-noyau, dans lequel deux extrémités du porte- noyau sont reliées à un dispositif d'entrée de fluide et à un dispositif de décharge de fluide respectivement au moyen d'un tube de cuivre dense ; le dispositif d'entrée de fluide comprend une première bo te de dispositif principale et une pluralité de réservoirs de pressurisation gaz-liquide ; la première bo te de dispositif principale est munie d'un détecteur d'humidité, d'un détecteur de pression et d'un détecteur de concentration de méthane ; le réservoir de pressurisation gaz-liquide comprend un réservoir de pressurisation de gaz et un réservoir de pressurisation de liquide ; le dispositif de décharge de fluide comprend une deuxième bo te de dispositif principal et une pompe à vide ; la deuxième bo te de dispositif principal est pourvue d'un détecteur d'humidité, d'un détecteur de pression et d'un détecteur de concentration de méthane ; et la pompe à vide est utilisée pour créer un environnement à basse pression dans la deuxième bo te de dispositif principal.
2. Dispositif expérimental d'échantillonnage de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide selon la revendication 1, dans lequel une pompe de surpression est disposée dans le réservoir de pressurisation de gaz, et la pompe de surpression est reliée à un réservoir de stockage de gaz ; une pompe de surpression est disposée dans le réservoir de pressurisation de liquide, et la pompe de surpression est reliée à un réservoir d'eau étanche.
3. Dispositif d'expérimentation d'échantillons de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide selon la revendication 2, dans lequel un générateur de vibrations ultrasonores à haute fréquence est monté dans le réservoir d'eau scellé.
4. Dispositif expérimental gaz-liquide d'échantillonnage de roche de charbon saturée à deux phases selon la revendication 1, dans lequel une unité de pesage est disposée au fond du porte-noyau.
5. Dispositif d'expérimentation d'échantillons de roche de charbon saturés à deux phases gaz-liquide selon la revendication 1, dans lequel le porte-noyau est en outre relié à un détecteur de pression pour surveiller la variation de la contrainte de l'échantillon de roche de charbon dans le processus de saturation gaz-liquide.
6. Procédé d'essai de saturation gaz-liquide d'un échantillon de roche de charbon saturée à deux phases selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes : a : placer un échantillon de roche de charbon sur un porte-carotte ayant une unité de pesage, et mettre en marche un générateur de vibrations ultrasoniques à haute fréquence pour réaliser l'atomisation du liquide ; coupler le liquide atomisé soumis au traitement de pressurisation à une première boîte de dispositif principal au moyen d'un tube de cuivre dense, dans lequel la première boîte de dispositif principal est munie d'un détecteur d'humidité, d'un détecteur de pression et d'un détecteur de concentration de méthane ; et l'obtention de l'état gaz-liquide dans une boîte de dispositif principal mesurée en prenant des lectures de compteur, dans lequel le liquide conventionnel est remplacé par le liquide atomisé, de sorte que l'endommagement du fluide à la structure et aux propriétés physiques de l'échantillon de roche de charbon est réduit autant que possible tout en réduisant la résistance du fluide lors du passage à travers un milieu poreux ; b : faire entrer le gaz et le liquide atomisé dans le porte-carotte au moyen du tube de cuivre dense, pénétrer dans l'échantillon de roche de charbon sous l'effet d'une différence de pression, et entrer dans un dispositif d'évacuation de fluide par des fractures de pores à l'intérieur de l'échantillon de roche de charbon, déterminer la masse de saturation maximale de l'échantillon de roche de charbon par un procédé de différence de masse, comparer avec la masse de l'échantillon de roche de charbon à l'état naturel pour calculer , et établir une progression arithmétique , dans laquelle différentes valeurs de la progression arithmétique correspondent à différentes saturations, respectivement ; et c : mettre en marche une pompe à vide pour créer un environnement à basse pression dans une deuxième boîte de dispositif principal, augmenter une différence de pression entre la première boîte de dispositif principal et la deuxième boîte de dispositif principal ; comparer les relevés des détecteurs d'humidité et des détecteurs de concentration de méthane sur la première boîte de dispositif principal et la deuxième boîte de dispositif principal ; déterminer une différence d'humidité et une différence de concentration de méthane à différentes saturations ; et sur cette base, déterminer différentes saturations en fonction des relevés du compteur.
7. Procédé d'essai de saturation d'échantillons de roche de charbon saturée à deux phases gaz-liquide selon la revendication 6, dans lequel dans le procédé d'essai de saturation d'échantillons de roche de charbon, un essai de saturation est d'abord effectué sur des échantillons de roche de charbon ayant différentes structures et propriétés physiques pour obtenir des étalons de division de saturation correspondants, et ensuite la mesure de saturation est effectuée ; pour les échantillons de roche de charbon ayant une petite structure de pores et une faible perméabilité, la pénétration et la saturation sont favorisées au moyen d'une atomisation ; et le processus expérimental est effectué dans des conditions normales de température et de pression variable.
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