CN102297829B - 应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量方法及装置 - Google Patents

应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量方法及装置,其步骤:将煤岩加工成圆柱形试样;将圆柱形试样、垫片、样品罐底座用密封材料包裹;抽真空;给注气计量泵充气;打开围压控制计量泵,向罐内注入围压液体,记下围压控制计量泵内液体体积和压力;打开注气计量泵,注气;记录注气计量泵内气体体积和压力;计算吸附量和吸附变形。子系统与流体注入与控制子系统内的阀门连接;子系统通过不锈钢管与罐子系统内的流体进出孔连接;子系统中的阀门与流体注入与控制子系统中四通连接;流体注入与控制子系统中的围压控制计量泵分别通过电缆与数据采集子系统内的采集卡连接。原理简单、结构清晰、操作简便、结果准确可信。

Description

应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及煤岩特性的试验技术领域,更具体涉及一种测量煤岩气体吸附量和吸附变形的方法,同时还涉及一种测量煤岩气体吸附量和吸附变形的装置,尤其是一种适用于测量不同应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的方法和装置。
背景技术
[0002] 煤岩由于其结构中含有大量孔隙,表面积很大,因而具有对气体的吸附能力。大量研究表明,煤岩吸附气体后将产生变形,因而会影响煤岩的孔隙结构,进而影响到煤岩的渗透率等流动参数,从而影响到煤岩中的煤层气(CH4)的开采。 [0003] 吸附变形是由煤岩吸附气体引起的,因而研究煤岩吸附变形必须与吸附量联系起来,建立起煤岩吸附变形和吸附量的关系,因此煤岩气体吸附量和吸附变形必须同步测量,而目前这方面的研究较少。
[0004] 另一方面,煤岩一般埋藏在地下深部,受到一定的应力作用,煤岩在应力约束下的吸附变形才能真正反映吸附气体对煤岩结构的影响和对煤岩气体流动参数的影响。
[0005] 因此,研究应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形对研究煤层气开采过程中煤岩流动参数变化有很重要的意义。
发明内容
[0006] 本发明的目的是在于提供一种测量应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的方法,该方法可以测量不同应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形。本发明可以同时测量不同应力条件下煤岩的气体吸附量和吸附变形及其对应关系,测量过程不需要用到变形传感器,原理简单、结构清晰、操作简便、结果准确可信。
[0007] 本发明的另一个目的是在于提供一种测量应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的装置,该装置可以实现不同应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量。
[0008] 为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0009] 一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量方法,其步骤是:
[0010] I、将煤岩加工成圆柱形试样;
[0011] 2、将圆柱形试样、多孔垫片、端部垫块及样品罐底座用密封材料包裹,然后安放在样品罐内,并连接好样品罐内与圆柱形试样两端相连接的注气管路;
[0012] 3、打开围压控制计量泵的液体进口第一阀门,开启围压控制计量泵,向围压控制计量泵内充满围压液体,关闭围压控制计量泵的液体进口第一阀门,打开围压控制计量泵的液体出口第二阀门,向样品罐内注满围压液体,调节围压控制计量泵为恒压控制模式,施加围压至实验设计值,并保持围压控制计量泵液体出口阀门为开启状态;
[0013] 4、将注气计量泵内气体全部排出,此时注气计量泵活塞推至最顶端,将六通阀调至关闭位置,开启注气计量泵进、出气阀门和抽真空子系统阀门,启动真空泵,对整个试验系统抽真空;[0014] 5、当试验系统内真空度达到实验设计要求时关闭和真空泵连接的阀门,关闭真空泵,关闭注气计量泵出气阀门,将六通阀调至氦气(He)气瓶位置,向注气计量泵内充入He(约300-500ml即可),关闭注气计量泵进气阀门,将计量泵设置为恒压模式,开启数据采集子系统、自动记录注气计量泵内气体的体积和压力值;
[0015] 6、打开注气计量泵出气阀门,开始向试样注气;
[0016] 7、待注气计量泵内气体压力稳定后,记下注气计量泵内气体的压力和体积;
[0017] 8、第5步中气体的体积与第7步中气体的体积的差值即为系统的死容积;
[0018] 9、将六通阀调至放空位置,将注气计量泵内气体全部排出,此时注气计量泵活塞推至最顶端,将六通阀调至关闭位置,开启注气计量泵进、出气阀门和抽真空子系统阀门,启动真空泵,对整个试验系统抽真空;
[0019] 10、当试验系统内真空度达到实验设计要求时关闭和真空泵连接的阀门,关闭真空泵,关闭注气计量泵出气阀门,将六通阀调至二氧化碳(CO2)气瓶位置,给计量泵充满CO2,关闭注气计量泵进气阀门,将计量泵设置为恒压模式,压力的大小根据具体的试验方案而定,数据采集子系统自动记录注气计量泵内CO2气体的体积和压力值;
[0020] 11、数据采集子系统自动记录围压控制计量泵内液体的体积和压力值;
[0021] 12、打开注气计量泵出气阀门,开始向试样注气;
[0022] 13、注气实验过程中数据采集子系统自动记录围压控制计量泵内液体的体积、压力值和注气计量泵内气体的体积、压力值;
[0023] 14、当注气计量泵内气体体积不再减少时试样的吸附即达平衡,记下此时围压控制计量泵内液体的体积、压力值和注气计量泵内气体的体积、压力值;
[0024] 15、第14步中注气计量泵内气体体积与第10步中注气计量泵内气体体积以及第8步测得的系统死容积的差值即为试样吸附CO2气体的量,第14步中围压控制计量泵内液体的体积与第11步中围压控制计量泵内液体的体积的差值即为试样吸附CO2气体的体积变形量;
[0025] 16、改变第10步中注气计量泵的设定压力值即可测量不同压力下试样吸附CO2气体的量和吸附变形;
[0026] 17、改变第3步中围压控制计量泵的设定压力值,重复第9-15步各一次,可以进行不同围压条件下试样的吸附量和吸附变形测量实验;
[0027] 18、第10步中将六通阀调至其它气瓶位置,重复第3和9-15步各一次,即可测量试样对其它气体的吸附量和吸附变形。
[0028] 一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量装置,该装置包括流体源子系统、流体注入与控制子系统、样品罐系统、抽真空子系统、数据采集子系统和温控子系统。其特征在于:流体源子系统通过不锈钢管与流体注入与控制子系统内的阀门连接,为流体注入与控制子系统提供流体源;流体注入与控制子系统通过不锈钢管与样品罐子系统内的流体进出孔连接,给试样施加围压和注气;抽真空子系统中的阀门与流体注入与控制子系统中的四通连接;流体注入与控制子系统中的管路部分以及样品罐子系统放在温控子系统中的恒温水槽中保持恒温;温控子系统中的恒温水槽通过外接循环水管分别与流体注入与控制子系统中的围压控制计量泵温控腔和注气计量泵温控腔连接,对围压控制计量泵内的液体和注气计量泵内的气体实现温控;流体注入与控制子系统中的围压控制计量泵和注气计量泵通过电缆与数据采集子系统内的采集卡连接。其中,流体源子系统包括盛水容器、气瓶、减压阀、六通阀;流体注入与控制子系统包括不锈钢管、围压控制计量泵、注气计量泵、围压控制计量泵温控腔、注气计量泵温控腔、阀门(共4个)、四通;样品罐子系统包括样品罐、围压液体、试样、多孔垫片(共2个)、端部垫块、样品罐底座、流体进出孔(共3个)、密封材料;抽真空子系统包括真空泵、真空表、三通、阀门;数据采集子系统包括计算机、USB数据线、采集卡、电缆(共2条);温控子系统包括恒温水槽、外接循环水管。各部件具体结构连接关系如下:
[0029] 流体源子系统:气瓶与减压阀连接,用于调节从气瓶出来的气体压力;减压阀与六通阀连接,用于选择气体种类。 [0030] 流体注入与控制子系统:围压控制计量泵的流体流出阀门通过不锈钢管与样品罐子系统中的一个流体进出孔连接,用于给试样施加围压;注气计量泵的气体流出阀门与一个四通连接;四通还与抽真空子系统中的阀门连接;四通另外两端各与样品罐中的一个流体进出孔连接,用于给试样注气。
[0031] 样品罐子系统:试样两端分别与多孔垫片接触,用于给试样均匀注气;两个多孔垫片分别与端部垫块和样品罐底座接触;试样、多孔垫片、端部垫块和样品罐底座通过密封材料包裹密封;端部垫块通过不锈钢管与样品罐底座上的一个流体进出孔连接。
[0032] 抽真空子系统:真空泵与一个三通连接;三通另两个端口分别于真空表和阀门连接。
[0033] 数据采集子系统:采集卡通过USB数据线与计算机连接。
[0034] 温控子系统:外接循环水管与恒温水槽连接。
[0035] 本发明具有以下优点和积极效果:
[0036] I、一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量方法,该方法中吸附量和吸附变形均由测量数据通过简单的计算得到;原理简单正确,结果准确可信。
[0037] 2、一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量装置,该装置使用两台计量泵,一台计量泵起注气作用的同时实现吸附量测量,另一台计量泵起围压控制作用的同时实现吸附变形测量;原理简单,结构清晰,操作简便。
[0038] 3、应用本发明测量煤岩的气体吸附变形不需要用到变形传感器。
[0039] 4、应用本发明可以测量不同应力条件下煤岩的气体吸附量和吸附变形。
[0040] 5、应用本发明同时测量煤岩的气体吸附量和吸附变形及其对应关系。
附图说明
[0041] 图I为一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量装置结构示意图,其中:
[0042] I一流体源子系统(包括盛水容器I. I、气瓶I. 2、减压阀I. 3、六通阀I. 4);
[0043] 2—流体注入与控制子系统(包括不锈钢管2. I、围压控制计量泵2. 2a、注气计量泵2. 2b、围压控制计量泵温控腔2. 3a、注气计量泵温控腔2. 3b、阀门2. 4 (第一阀门2. 4a、第二阀门2. 4b、第三阀门2. 4c、第四阀门2. 4d共4个)、四通2. 5);
[0044] 3—样品罐子系统(包括样品罐3. I、围压液体3. 2、试样3. 3、多孔垫片3. 4 (第一多孔垫片3. 4a、第二多孔垫片3. 4b共2个)、端部垫块3. 5、样品罐底座3. 6、流体进出孔3. 7 (第一流体进出孔3. 7a、第二流体进出孔3. 7b、第三流体进出孔3. 7c共3个)、密封材14 3.8);
[0045] 4一抽真空子系统(包括真空泵4. I、真空表4. 2、三通4. 3、阀门4. 4);
[0046] 5—数据采集子系统(包括计算机5. I、USB数据线5. 2、采集卡5. 3、电缆5.4 (第一电缆5. 4a、第二电缆5. 4b共2条));
[0047] 6—温控子系统(包括恒温水槽6. I、外接循环水管6. 2)。
具体实施方式
[0048] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明:
[0049] 一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量方法,其步骤如下:
[0050] I、将煤岩加工成圆柱形试样3. 3 ;
[0051] 2、将圆柱形试样3. 3、第一多孔垫片3. 4a、第二多孔垫片3. 4b、端部垫块3. 5及样品罐底座3. 6用密封材料3. 8包裹,然后安放在样品罐3. I内,并连接好样品罐3. I内与圆柱形试样3. 3两端相连接的注气管路;
[0052] 3、打开围压控制计量泵2. 2a的液体进口第一阀门2. 4a,开启围压控制计量泵
2. 2a,向围压控制计量泵2. 2a内充满围压液体3. 2,关闭围压控制计量泵2. 2a的液体进口第一阀门2. 4a,打开围压控制计量泵2. 2a的液体出口第二阀门2. 4b,向样品罐3. I内注满围压液体3. 2,调节围压控制计量泵2. 2a为恒压控制模式,施加围压至实验设计值,并保持围压控制计量泵2. 2a液体出口第二阀门2. 4b为开启状态;
[0053] 4、将注气计量泵2. 2b内气体全部排出,此时注气计量泵2. 2b活塞推至最顶端,将六通阀I. 4调至关闭位置,开启注气计量泵2. 2b进气第四阀门2. 4d、出气第三阀门2. 4c和抽真空子系统4阀门4. 4,启动真空泵4. I,对整个试验系统抽真空;
[0054] 5、当试验系统内真空度达到实验设计要求时关闭和抽真空子系统4内与三通4. 3连接的阀门4. 4,关闭真空泵4. 1,关闭注气计量泵2. 2b出气第三阀门2. 4c,将六通阀1.4调至氦气(He)气瓶位置,向注气计量泵2. 2b内充入He (约300_500ml即可),关闭注气计量泵2. 2b进气第四阀门2. 4d,将注气计量泵2. 2b设置为恒压模式,开启数据采集子系统
5、自动记录注气计量泵2. 2b内气体的体积和压力值;
[0055] 6、打开注气计量泵2. 2b出气第三阀门2. 4c,开始向试样3. 3注气;
[0056] 7、待注气计量泵2. 2b内气体压力稳定后,记下注气计量泵2. 2b内气体的压力和体积;
[0057] 8、第5步中气体的体积与第7步中气体的体积的差值即为系统的死容积;
[0058] 9、将六通阀I. 4调至放空位置,将注气计量泵2. 2b内气体全部排出,此时注气计量泵2. 2b活塞推至最顶端,将六通阀I. 4调至关闭位置,开启注气计量泵2. 2b进气第四阀门2. 4d、出气第三阀门2. 4c和抽真空子系统4阀门4. 4,启动真空泵4. 1,对整个试验系统抽真空;
[0059] 10、当试验系统内真空度达到实验设计要求时关闭和抽真空子系统4内与三通
4. 3连接的阀门4. 4,关闭真空泵4. 1,关闭注气计量泵2. 2b出气第三阀门2. 4c,将六通阀
I. 4调至二氧化碳(CO2)气瓶位置,给注气计量泵2. 2b充满CO2,关闭注气计量泵2. 2b进气第四阀门2. 4d,将注气计量泵2. 2b设置为恒压模式,压力的大小根据具体的试验方案而定,数据采集子系统5自动记录注气计量泵2. 2b内CO2气体的体积和压力值;
[0060] 11、数据采集子系统5自动记录围压控制计量泵2. 2a内液体的体积和压力值;
[0061] 12、打开注气计量泵2. 2b出气第三阀门2. 4c,开始向试样3. 3注气;
[0062] 13、注气实验过程中数据采集子系统5自动记录围压控制计量泵2. 2a内液体的体积、压力值和注气计量泵2. 2b内气体的体积、压力值;
[0063] 14、当注气计量泵2. 2b内气体体积不再减少时试样3. 3的吸附即达平衡,记下此时围压控制计量泵2. 2a内液体的体积、压力值和注气计量泵2. 2b内气体的体积、压力值;
[0064] 15、第14步中注气计量泵2. 2b内气体体积与第10步中注气计量泵2. 2b内气体体积以及第8步测得的系统死容积的差值即为试样3. 3吸附CO2气体的量,第14步中围压控制计量泵2. 2a内液体的体积与第11步中围压控制计量泵2. 2a内液体的体积的差值即为试样3. 3吸附CO2气体的体积变形量;
[0065] 16、改变第10步中注气计量泵2. 2b的设定压力值即可测量不同压力下试样3. 3吸附CO2气体的量和吸附变形;
[0066] 17、改变第3步中围压控制计量泵2. 2a的设定压力值,重复第9_15步各一次,可以进行不同围压条件下试样3. 3的吸附量和吸附变形测量实验;
[0067] 18、第10步中将六通阀I. 4调至其它气瓶位置,重复第3和9_15步各一次,即可测量试样3. 3对其它气体的吸附量和吸附变形。
[0068] 一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量装置,该装置包括流体源子系统I、流体注入与控制子系统2、样品罐系统3、抽真空子系统4、数据采集子系统5和温控子系统6。其特征在于:流体源子系统I通过不锈钢管2. I与流体注入与控制子系统2内的第四阀门2. 4d连接,为流体注入与控制子系统2提供流体源;流体注入与控制子系统2通过不锈钢管2. I与样品罐子系统3内的第一流体进出孔3. 7a、第二流体进出孔3. 7b、第三流体进出孔3. 7c连接,给试样3. 3施加围压和注气;抽真空子系统4中的阀门4. 4与流体注入与控制子系统2中的四通2. 5连接;流体注入与控制子系统2中的管路部分以及样品罐子系统3放在温控子系统6中的恒温水槽6. I中保持恒温;温控子系统6中的恒温水槽6. I通过外接循环水管6. 2分别与流体注入与控制子系统2中的围压控制计量泵温控腔2. 3a和注气计量泵温控腔2. 3b连接,对围压控制计量泵2. 2a内的液体和注气计量泵2. 2b内的气体实现温控;流体注入与控制子系统2中的围压控制计量泵2. 2a和注气计量泵2. 2b分别通过第一电缆5. 4a和第二电缆5. 4b与数据采集子系统5内的采集卡5. 3连接。其中,流体源子系统I包括盛水容器I. I、气瓶I. 2、减压阀I. 3、六通阀I. 4 ;流体注入与控制子系统2包括不锈钢管2. I、围压控制计量泵2. 2a、注气计量泵2. 2b、围压控制计量泵温控腔
2. 3a、注气计量泵温控腔2. 3b、阀门2. 4 (第一阀门2. 4a、第二阀门2. 4b、第三阀门2. 4c、第四阀门2. 4d共4个)、四通2. 5 ;样品罐子系统3包括样品罐3. I、围压液体3. 2、试样3. 3、多孔垫片3. 4 (第一多孔垫片3. 4a、第二多孔垫片3. 4b共2个)、端部垫块3. 5、样品罐底座
3. 6、流体进出孔3. 7 (第一流体进出孔3. 7a、第二流体进出孔3. 7b、第三流体进出孔3. 7c共3个)、密封材料3. 8 ;抽真空子系统4包括真空泵4. I、真空表4. 2、三通4. 3、阀门4. 4 ;数据采集子系统5包括计算机5. UUSB数据线5. 2、采集卡5. 3、电缆5. 4 (第一电缆5. 4a、第二电缆5. 4b共2条);温控子系统6包括恒温水槽6. I、外接循环水管6. 2。各部件具体结构连接关系如下:[0069] 流体源子系统I :气瓶I. 2与减压阀I. 3连接,用于调节从气瓶I. 2出来的气体压力;减压阀I. 3与六通阀I. 4连接,用于选择气体种类。
[0070] 流体注入与控制子系统2 :围压控制计量泵2. 2a的流体流出第四阀门2. 4b通过不锈钢管2. I与样品罐子系统3中的第一流体进出孔3. 7a连接,用于给试样3. 3施加围压;注气计量泵2. 2b的气体流出第三阀门2. 4c与一个四通2. 5连接;四通2. 5还与抽真空子系统4中的阀门4. 4连接;四通2. 5另外两端各与样品罐3. I中的第二流体进出孔3. 7b、第三流体进出孔3. 7c连接,用于给试样3. 3注气。
[0071] 样品罐子系统3 :试样3. 3两端分别与第一多孔垫片3. 4a、第二多孔垫片3. 4b接触,用于给试样3. 3均匀注气;第一多孔垫片3. 4a、第二多孔垫片3. 4b分别与端部垫块3. 5和样品罐底座3. 6接触;试样3. 3、多孔垫片3. 4、端部垫块3. 5和样品罐底座3. 6通过密封材料3. 8包裹密封;端部垫块3. 5通过不锈钢管2. I与样品罐底座3. 6上的第三流体进出 孔3. 7c连接。
[0072] 抽真空子系统4 :真空泵4. I与三通4. 3连接;三通4. 3另两个端口分别于真空表4. I和阀门4. 4连接。
[0073] 数据采集子系统5 :采集卡5. 3通过USB数据线5. 2与计算机5. I连接。
[0074] 温控子系统6 :外接循环水管6. 2与恒温水槽6. I连接。

Claims (5)

1. 一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量方法,其步骤是: 1)、将煤岩加工成圆柱形试样(3. 3); 2)、将圆柱形试样(3. 3)、第一多孔垫片(3. 4a)、第二多孔垫片(3. 4b)、端部垫块(3. 5)及样品罐底座(3. 6)用密封材料(3. 8)包裹,安放在样品罐(3. I)内,并连接好样品罐(3. I)内与圆柱形试样(3. 3)两端相连接的注气管路; 3)、打开围压控制计量泵(2. 2a)的液体进口第一阀门(2. 4a),开启围压控制计量泵(2. 2a),向围压控制计量泵(2. 2a)内充满围压液体(3. 2),关闭围压控制计量泵(2. 2a)的液体进口第一阀门(2. 4a),打开围压控制计量泵(2. 2a)的液体出口第二阀门(2. 4b),向样品罐(3. I)内注满围压液体(3. 2),调节围压控制计量泵(2. 2a)为恒压控制模式,施加围压至实验设计值,并保持围压控制计量泵(2. 2a)液体出口第二阀门(2. 4b)为开启状态; 4)、将注气计量泵(2. 2b)内气体全部排出,此时注气计量泵(2. 2b)活塞推至最顶端,将六通阀(I. 4)调至关闭位置,开启注气计量泵(2. 2b)进气第四阀门(2. 4d)、出气第三阀门(2. 4c)和抽真空子系统(4)的阀门(4. 4),启动真空泵(4. I),对整个试验系统抽真空; 5)、当试验系统内真空度达到实验设计要求时关闭抽真空子系统(4)内与三通(4. 3)连接的阀门(4. 4),关闭真空泵(4. 1),关闭注气计量泵(2. 2b)出气第三阀门(2. 4c),将六通阀(I. 4)调至氦气气瓶位置,向注气计量泵(2. 2b)内充入He,关闭注气计量泵(2. 2b)进气第四阀门(2. 4d),将注气计量泵(2. 2b)设置为恒压模式,开启数据采集子系统(5)、自动记录注气计量泵(2. 2b)内气体的体积和压力值; 6)、打开注气计量泵(2. 2b)出气第三阀门(2. 4c),开始向试样(3. 3)注气; 7)、待注气计量泵(2. 2b)内气体压力稳定后,记下注气计量泵(2. 2b)内气体的压力和体积; 8)、第(5)步中气体的体积与第(7)步中气体的体积的差值即为系统的死容积; 9)、将六通阀(1.4)调至放空位置,将注气计量泵(2. 2b)内气体全部排出,此时注气计量泵(2. 2b)活塞推至最顶端,将六通阀(I. 4)调至关闭位置,开启注气计量泵(2. 2b)进气第四阀门(2. 4d)、出气第三阀门(2. 4c)和抽真空子系统(4)阀门(4. 4),启动真空泵(4. I),对整个试验系统抽真空; 10)、当试验系统内真空度达到实验设计要求时关闭抽真空子系统(4)内与三通(4. 3)连接的阀门(4. 4),关闭真空泵(4. 1),关闭注气计量泵(2. 2b)出气第三阀门(2. 4c),将六通阀(I. 4)调至二氧化碳气瓶位置,给注气计量泵(2. 2b)充满CO2,关闭注气计量泵(2. 2b)进气第四阀门(2. 4d),将注气计量泵(2. 2b)设置为恒压模式,压力的大小根据具体的试验方案而定,数据采集子系统(5)自动记录注气计量泵(2. 2b)内CO2气体的体积和压力值; 11)、数据采集子系统(5)自动记录围压控制计量泵(2. 2a)内液体的体积和压力值; 12)、打开注气计量泵(2. 2b)出气第三阀门(2. 4c),开始向试样(3. 3)注气; 13)、注气实验过程中数据采集子系统(5)自动记录围压控制计量泵(2. 2a)内液体的体积、压力值和注气计量泵(2. 2b)内气体的体积、压力值; 14)、当注气计量泵(2. 2b)内气体体积不再减少时试样(3. 3)的吸附即达平衡,记下此时围压控制计量泵(2. 2a)内液体的体积、压力值和注气计量泵(2. 2b)内气体的体积、压力值; 15)、第(14)步中注气计量泵(2. 2b)内气体体积与第(10)步中注气计量泵(2. 2b)内气体体积以及第(8)步测得的系统死容积的差值即为试样(3. 3)吸附CO2气体的量,第(14)步中围压控制计量泵(2. 2a)内液体的体积与第(11)步中围压控制计量泵(2. 2a)内液体的体积的差值即为试样(3. 3)吸附CO2气体的体积变形量; 16)、改变第(10)步中注气计量泵(2. 2b)的设定压力值即可测量不同压力下试样(3. 3)吸附CO2气体的量和吸附变形; 17)、改变第(3)步中围压控制计量泵(2. 2a)的设定压力值,重复第(9_15)步各一次,进行不同围压条件下试样(3. 3)的吸附量和吸附变形测量实验; 18)、第(10)步中将六通阀(I. 4)调至其他气瓶位置,重复第(3)和(9-15)步各一次,测量试样(3. 3)对其他气体的吸附量和吸附变形。
2. 一种适用于权利要求I所述的一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量方法的测量装置,包括流体源子系统(I)、流体注入与控制子系统(2)、样品罐子系统(3)、抽真空子系统(4)、数据采集子系统(5)和温控子系统(6),其特征在于:流体源子系统(I)通过不锈钢管(2. I)与流体注入与控制子系统(2)内的第四阀门(2. 4d)连接;流体注入与控制子系统(2)通过不锈钢管(2. I)与样品罐子系统(3)内的第一流体进出孔(3. 7a)、第二流体进出孔(3. 7b)、第三流体进出孔(3. 7c)连接;抽真空子系统(4)中的阀门(4. 4)与流体注入与控制子系统(2)中的四通(2. 5)连接;温控子系统(6)中的恒温水槽(6. I)通过外接循环水管(6. 2)分别与流体注入与控制子系统(2)中的围压控制计量泵温控腔(2. 3a)和注气计量泵温控腔(2. 3b)连接;流体注入与控制子系统(2)中的围压控制计量泵(2. 2a)和注气计量泵(2. 2b)分别通过第一电缆(5. 4a)和第二电缆(5. 4b)与数据采集子系统(5)内的采集卡(5. 3)连接。
3.根据权利要求2所述的一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量装置,其特征在于:所述的流体注入与控制子系统(2)包括不锈钢管(2. I)、围压控制计量泵(2. 2a)、注气计量泵(2. 2b)、围压控制计量泵温控腔(2. 3a)、注气计量泵温控腔(2. 3b)、阀门(2. 4)、四通(2. 5),围压控制计量泵(2. 2a)的流体流出第二阀门(2. 4b)通过不锈钢管(2. I)与样品罐子系统(3)中的一个第一流体进出孔(3. 7a)连接;注气计量泵(2. 2b)的气体流出第三阀门(2. 4c)与四通(2. 5)连接;四通(2. 5)还与抽真空子系统(4)中的阀门(4. 4)连接;四通(2. 5)另外两端各与样品罐(3. I)中的第二流体进出孔(3. 7b)、第三流体进出孔(3. 7c)连接。
4.根据权利要求2所述的一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量装置,其特征在于:所述的样品罐子系统(3)包括样品罐(3. I)、围压液体(3. 2)、试样(3. 3)、多孔垫片(3. 4)、端部垫块(3. 5)、样品罐底座(3. 6)、流体进出孔(3. 7)、密封材料(3. 8),试样(3. 3)两端分别与第一多孔垫片(3. 4a)、第二多孔垫片(3. 4b)接触;第一多孔垫片(3. 4a)、第二多孔垫片(3. 4b)分别与端部垫块(3. 5)和样品罐底座(3. 6)接触;试样(3. 3)、多孔垫片(3. 4)、端部垫块(3. 5)和样品罐底座(3. 6)通过密封材料(3. 8)包裹密封;端部垫块(3.5)通过不锈钢管(2. I)与样品罐底座(3. 6)上的第三流体进出孔(3. 7c)连接。
5.根据权利要求2所述的一种应力条件下煤岩气体吸附量和吸附变形的测量装置,其特征在于:所述的温控子系统(6)包括恒温水槽(6. I)、外接循环水管(6. 2),外接循环水管(6. 2)与恒温水槽(6. I)连接。
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