CN102435537A - 一种煤岩岩心气体渗透率测量装置 - Google Patents

一种煤岩岩心气体渗透率测量装置 Download PDF

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张元法
林李
胡爱梅
陈东
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Abstract

本发明公开了一种煤岩岩心气体渗透率测量装置，主要由高压气源模块、岩心夹持器模块、环压加载模块、数据计量模块、真空处理模块组成，通过针型阀(3、5、7、9、13)相连，所述高压气源模块包括高压气瓶(1)、减压阀(2)、缓冲容器(4)；所述岩心夹持器模块为岩心夹持器(8)；所述环压加载模块为手摇泵(12)；所述数据计量模块包括精密压力表(6)和精密压力表(10)、皂泡流量计(11)；所述真空处理模块为真空泵(14)。该装置操作方便，测量数据重复性好，实验误差小，成本低。适用于煤岩岩心气体渗透率及等效液体渗透率测试领域。

Description

一种煤岩岩心气体渗透率测量装置
技术领域
本发明属于煤岩岩心气体渗透率测试领域，具体涉及一种特低渗煤岩岩心气体渗透率测量装置。
背景技术
煤层气，俗称瓦斯，是在煤矿及其邻近岩层中与煤伴生的、赋存于煤层中的自生自储式以甲烷为主的非常规天然气。由于煤岩储层具有低孔、低渗、性脆以及对甲烷吸附性强等特点，使煤岩和砂岩具有很大差别，因此准确测量煤层气在煤岩中的渗流规律对煤层气的勘探、开发及产能预测具有重要意义。
目前，煤岩岩心气体渗透率及等效液体渗透率的测量还没有统一的方法和标准，测试设备、技术和方法仍待研制和提高。本发明装置采用模块化设计，通过提高上游压力和准确测量气体流量，实现了煤岩岩心气体渗透率和等效液体渗透率的测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤岩岩心气体渗透率测量装置，实现特低渗煤岩岩心的气体渗透率和等效液体渗透率的测量。
本发明的技术方案为：一种煤岩岩心气体渗透率测量装置，主要由高压气源模块、岩心夹持器模块、环压加载模块、数据采集及计量模块、真空处理模块等组成，通过针型阀3、5、7、9、13相连，所述高压气源模块包括高压气瓶1、减压阀2、缓冲容器4；所述岩心夹持器模块为岩心夹持器8；所述环压加载模块为手摇泵12；所述数据计量模块包括精密压力表6、10、皂泡流量计11；所述真空处理模块为真空泵14。
进一步优选，所述岩心夹持器8由筒体15、铜套16、护套17、岩心套筒18、密封圈19、通孔20以及左右岩心封头等组成。
进一步优选，所述皂泡流量计11包括三个部分：a-0.1ml/格，b-1ml/格，c-10ml/格。
进一步优选，所述岩心夹持器8规格为Φ25.4mm。
进一步优选，所述缓冲容器4规格为1000ml。
本发明所述的特低渗煤岩岩心气体渗透率及等效液体渗透率测量装置，测试时加在岩心上的围压应比上游压力高0.5MPa。
煤岩岩心气体渗透率计算公式为：
k g = 2 Q 0 P 0 μL A ( p 1 2 - p 2 2 )
式中，kg-气测渗透率，μm2；Q0-p0压力下气体的体积流量，cm3/s；p0-大气压力，10-1MPa；p1-上游压力，10-1MPa；p2-下游压力，10-1MPa；μ-气体粘度，mPa·s；A-煤岩岩心的截面积，cm2；L-煤岩岩心的长度，cm。
本发明的特点为：通过增大上游压力和提高气体流量测量精度，实现了特低渗煤岩岩心气体渗透率和等效液体渗透率的测量，测量气体包括氮气、空气、氦气、二氧化碳、甲烷等，测量精度高。该装置使用高压气源，提高了上游压力，有利于等效液体渗透率的测量；使用皂泡流量计，可以精确测定气体流量。该装置操作方便，测量数据重复性好，实验误差小，成本低。
附图说明
图1是依据本发明所提出的特低渗煤岩岩心气体渗透率测量装置流程图。
图2是岩心夹持器的剖面图。
具体实施方式
下面结合具体实验步骤来详细描述本发明的实施方式。实验步骤如下：
(1)用游标卡测量煤岩岩心的直径和长度；
(2)检验装置的气密性；
(3)关掉高压气瓶、精密压力表6，用真空泵抽真空；
(4)将煤岩岩心装入煤岩夹持器中，用手摇泵对岩心加围压，围压应比上游压力高0.5MPa；
(5)打开高压气瓶，让气体通过减压阀和缓冲容器后进入岩心夹持器中，进口压力在0～5MPa之间。待气体流动稳定后，记录皂膜通过一定刻度所用时间；
(6)记录精密压力表6的上游压力值、精密压力表10的下游压力。利用公式计算煤岩岩心的气体渗透率大小。

Claims (4)

1.一种煤岩岩心气体渗透率测量装置，其特征在于，主要由高压气源模块、岩心夹持器模块、环压加载模块、数据计量模块、真空处理模块等组成，通过针型阀(3、5、7、9、13)相连，所述高压气源模块包括高压气瓶(1)、减压阀(2)、缓冲容器(4)；所述岩心夹持器模块为岩心夹持器(8)；所述环压加载模块为手摇泵(12)；所述数据采集计量模块主要包括精密压力表(6)和精密压力表(10)、皂泡流量计(11)；所述真空处理模块为真空泵(14)。
2.根据权利要求1所述的煤岩岩心气体渗透率测量装置，其特征在于，所述岩心夹持器(8)主要由筒体(15)、铜套(16)、护套(17)、岩心套筒(18)、密封圈(19)、通孔(20)以及左右岩心封头组成。
3.根据权利要求1所述的煤岩岩心气体渗透率测量装置，其特征在于，可以测量煤岩岩心的气体渗透率和等效液体渗透率。
4.根据权利要求1所述的煤岩岩心气体渗透率测量装置，其特征在于，所述的特低渗煤岩岩心气体渗透率测量装置在测试时加在岩心上的围压应比上游压力高0.5MPa。
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