CN106841007A - 一种煤层气渗流注浆模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤层气渗流注浆模拟实验装置，所述煤层气渗流注浆模拟实验装置包括氮气瓶、气体连接管、单向阀、三通、模拟装置、液体连接管、泥浆泵和储浆容器，所述气体连接管连接氮气瓶和单向阀，所述三通连接模拟装置和单向阀，所述氮气瓶通过气体连接管对模拟装置输入氮气，所述储浆容器中存放有钻井液，所述泥浆泵通过液体连接管将钻井液输送到模拟装置中，氮气与钻进液在模拟装置中相互配合，从而模拟钻井压力。本发明提供的一种煤层气渗流注浆模拟实验装置，使用便捷，可以实时直观的观察到实验动态。
Description
技术领域
本发明涉及模拟实验用品领域，尤其涉及一种煤层气渗流注浆模拟实验装置。
背景技术
煤层气作为一种清洁能源，具有巨大的开发潜能，其排采过程中存在许多问题，排采过程中，液体的渗流规律是影响正常排采的关键问题，而了解在不同煤层气压力下在煤中的渗流规律是解决煤排采问题的重要一环。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种模拟井下煤层气抽采风压钻井压力的煤层气渗流注浆模拟实验装置。
本发明的实施例提供一种煤层气渗流注浆模拟实验装置，所述煤层气渗流注浆模拟实验装置包括氮气瓶、气体连接管、单向阀、三通、模拟装置、液体连接管、泥浆泵和储浆容器，所述气体连接管连接氮气瓶和单向阀，所述三通连接模拟装置和单向阀，所述氮气瓶通过气体连接管和三通对模拟装置输入氮气，所述储浆容器中存放有钻井液，所述泥浆泵通过液体连接管钻井液输送到模拟装置中，氮气与钻进液在模拟装置中相互配合，从而模拟钻井压力。
进一步地，所述气体连接管上设有气体调节阀和压力表，所述压力表显示氮气瓶输出的氮气压力值，所述气体控制阀调节氮气瓶输出的氮气压力值。
进一步地，所述模拟实验装置还包括密封接口和气液两用阀门，所述气体连接管包括第一气体连接管和第二气体连接管，所述三通包括第一三通和第二三通，所述单向阀包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一三通侧面通过第一单向阀与第一气体连接管连接，所述第一三通上端连接气液两用阀门，所述第一三通下端与模拟装置上端连接，所述第二三通侧面通过第二单向阀与第二气体连接管连接，所述第二三通上端与模拟装置下端连接，所述第二三通下端被密封接口密封。
进一步地，所述液体连接管包括第一液体连接管和第二液体连接管，所述第一液体连接管连接泥浆泵和气液两用阀门，所述第二液体连接管连接泥浆泵和储浆容器。
进一步地，所述模拟装置包括第一储液单元、第二储液单元、限位单元和煤样管单元，所述煤样管单元上下两端是网格结构，所述煤样管单元通过限位单元固定在模拟装置内，所述煤样管单元中存放有煤样，所述第一储液单元位于煤样管单元上方，所述第二储液单元位于煤样管单元下方，钻井液进入所述模拟装置后，先存储于第一储液单元，然后在气压和重力作用下，经煤样管单元中的煤样进入第二储液单元。
进一步地，所述氮气瓶通过第一气体连接管向第一储液单元输入氮气，氮气对第一储液单元中的钻井液和煤样管单元内的煤样产生一个向下的压力，以模拟井下钻井空压风压力，所述氮气瓶通过第二气体连接管向第二储液单元输入氮气，所述第二储液单元中的氮气对煤样管单元内的煤样施加一个向上的力，以模拟原始煤层气压力，所述第一气体连接管中输出的氮气压力值大于所述第二气体连接管中输出的氮气压力值。
进一步地，所述模拟装置的侧面是透明材质。
进一步地，所述煤层气渗流注浆模拟实验装置还包括土压力盒、应变仪和信号传输线，所述土压力盒通过煤样固定在煤样管单元中，所述信号传输线连接土压力盒和应变仪，所述土压力盒采集应变大小，所述信号传输线传输应变数据信号，所述应变仪将应变数据转为压力数据并显示压力数据。
进一步地，所述土压力盒有多个。
本发明的煤层气渗流注浆模拟实验装置通过第一气体连接管和第二气体连接管两个通道向煤样管注入氮气，并通过液体连接管注入钻井液，氮气压力和钻井液结合，方便寻找在不同煤层气原始压力下满足注浆深度要求的最佳压力。同时，煤样管中的土压力盒，实时感知煤样应变大小，所述应变仪将应变数据转换并显示为压力值。
附图说明
图1是本发明一种煤层气渗流注浆模拟实验装置的一示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种煤层气渗流注浆模拟实验装置，所述煤层气渗流注浆模拟实验装置包括氮气瓶1、第一气体连接管161、第二气体连接管162、气体调节阀18、压力表2、第一单向阀31、第二单向阀32、第一三通51、第二三通52、模拟装置60、气液两用阀门4、第一液体连接管171、第二液体连接管172、泥浆泵8、储浆容器19、信号传输线10、密封接口11、土压力盒7和应变仪15，所述氮气瓶1与第一气体连接管161和第二气体连接管162连接，所述第一气体连接管161经第一单向阀31与第一三通51侧面连接，所述第一三通51下端与模拟装置60的上端连接，所述第一三通51上端与所述气液两用阀门4下端连接，所述第一液体连接管171连接气液两用阀门4的上端和泥浆泵8，所述第二液体连接管172连接泥浆泵8和储浆容器19，所述储浆容器19中存放有实验用钻井液，所述泥浆泵8提供动力将钻井液从储浆容器19中抽出，经第二液体连接管172、泥浆泵8、第一液体连接管171和气液两用阀门4进入模拟装置60，通过开启所述气液两用阀门4用于控制钻井液的注入模拟装置60，同时防止氮气的泄露。
所述模拟装置60包括第一储液单元61、第二储液单元62、限位单元63和煤样管单元64，所述煤样管单元64上下两端是网格结构，所述模拟装置60的侧面是透明材质，以便于观察摸拟结果，所述煤样管单元64通过限位单元63固定在模拟装置60内，所述煤样管单元64中存放有煤样，所述第一储液单元61位于煤样管单元64上方，所述第二储液单元62位于煤样管单元64下方，钻井液进入所述模拟装置60后，存储于第一储液单元61，所述氮气瓶1通过第一气体连接管161对第一储液单元61输入氮气，氮气对第一储液单元61内的钻井液施加向下的压力，模拟井下钻井空压风压力。
在一较佳实施例中，所述第一储液单元61和第二储液单元62的容积是100ml，所述煤样管单元64的内侧空间是φ50×100，容积是200ml。
第一储液单元61内的钻井液在气压和重力作用下，经煤样管单元64中的煤样进入第二储液单元62，所述第二储液单元62下端与第二三通52上端连接，所述第二三通52下端连接密封接头11，所述密封接头11避免钻井液溢出，所述第二三通52侧端经第二单向阀32与第二连接管162连接，所述氮气瓶1通过第二连接管162对第二储液单元62输入氮气，所述第二储液单元62中的氮气对煤样管单元64内的煤样施加一个向上的力，以模拟原始煤层气压力。
所述第一气体连接管161和第二气体连接管162上均设置有气体控制阀18和压力表2，所述压力表2显示氮气瓶输出的氮气压力值，所述气体控制阀18调节氮气瓶输出的氮气压力值。
在一较佳实施例中，设置所述第一气体连接管161中的氮气压力值大于所述第二气体连接管162中的氮气压力值。
所述土压力盒7被固定在所述煤样管单元64的煤样中，所述土压力盒7有多个，多个土压力盒7与信号传输线10连接，所述信号传输线10依次经过第二储液单元62、第二三通52和密封接头11与应变仪15连接，所述土压力盒7实时感知煤样管单元64中的应变大小，所述信号传输线10传输数据信号，所述应变仪15将应变数据转换为压力数据并显示压力数据。
在模拟实验中，首先，所述氮气瓶1通过第二气体连接管162和第二三通52向第二储液单元62输入氮气，所述第二气体连接管162上的压力表2显示第二气体连接管162输出的实时氮气气压数据，所述第二气体连接管162上的气体控制阀18控制氮气输出，对所述第二单向阀32预设气压值，当第二储液单元62中气压达到预设值，所述第二单向阀32关闭以保持气压，所述第二气体连接管162停止向第一储液单元61输入气体，当第二储液单元62中气压低于预设值时，所述第二单向阀32开启，所述第二气体连接管162继续向第二储液单元62输入气体以保持第二储液单元62内的气压，氮气对煤样管单元64中的煤样产生一个向上的力，以模拟原始煤层气压力。
然后，启动所述泥浆泵8，所述储浆容器19中的钻井液经第二液体连接管172、泥浆泵8、第一液体连接管171和气液两用阀门4进入第一储液单元61，当所述第一储液单元61中被注入预设量的钻井液后，先关闭所述泥浆泵8，再关闭气液两用阀门4，以免氮气外泄，钻井液在重力作用下经煤样管单元64流向第二储液单元62。
最后，所述氮气瓶1通过第一气体连接管161和和第一三通51向第一储液单元61输入氮气，所述第一气体连接管161上的压力表2显示第一气体连接管161输出的实时氮气气压数据，所述第一气体连接管161上的气体控制阀18控制输出气压，对所述第一单向阀31预设气压值，当第一储液单元61中气压达到预设值时，所述第一单向阀31关闭以保持气压，所述第一气体连接管161停止向第一储液单元61输入氮气；当第一储液单元61中气压低于预设值时，所述第一单向阀31开启，所述第一气体连接管161持续向第一储液单元61输入气体以保持第一储液单元61内的气压，氮气对第一储液单元61中的钻井液产生一个向下的压力，以模拟井下钻井空压风压力。
所述氮气压力和钻井液相互配合，模拟的井下钻井空压风压力和原始煤层气压力，从而模拟出在不同煤层气原始压力下，煤层注浆深度变化情况，以便于找出预设注浆深度要求的最佳压力，所述煤样管单元64中的土压力盒7实时感知应变大小，所述信号传输线10将应变数据信息传递给应变仪15，所述应变仪15将应变大小转换成压力值并显示。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种煤层气渗流注浆模拟实验装置，其特征在于：所述煤层气渗流注浆模拟实验装置包括氮气瓶、气体连接管、单向阀、三通、模拟装置、液体连接管、泥浆泵和储浆容器，所述气体连接管连接氮气瓶和单向阀，所述三通连接模拟装置和单向阀，所述氮气瓶通过气体连接管和三通对模拟装置输入氮气，所述储浆容器中存放有钻井液，所述泥浆泵通过液体连接管将钻井液输送到模拟装置中，氮气与钻进液在模拟装置中相互配合，从而模拟钻井压力。
2.如权利要求1所述的煤层气渗流注浆模拟实验装置，其特征在于：所述气体连接管上设有气体调节阀和压力表，所述压力表显示氮气瓶输出的氮气压力值，所述气体控制阀调节氮气瓶输出的氮气压力值。
3.如权利要求2所述的煤层气渗流注浆模拟实验装置，其特征在于：所述模拟实验装置还包括密封接口和气液两用阀门，所述气体连接管包括第一气体连接管和第二气体连接管，所述三通包括第一三通和第二三通，所述单向阀包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一三通侧面通过第一单向阀与第一气体连接管连接，所述第一三通上端连接气液两用阀门，所述第一三通下端与模拟装置上端连接，所述第二三通侧面通过第二单向阀与第二气体连接管连接，所述第二三通上端与模拟装置下端连接，所述第二三通下端被密封接口密封。
4.如权利要求3所述的煤层气渗流注浆模拟实验装置，其特征在于：所述液体连接管包括第一液体连接管和第二液体连接管，所述第一液体连接管连接泥浆泵和气液两用阀门，所述第二液体连接管连接泥浆泵和储浆容器。
5.如权利要求4所述的煤层气渗流注浆模拟实验装置，其特征在于：所述模拟装置包括第一储液单元、第二储液单元、限位单元和煤样管单元，所述煤样管单元上下两端是网格结构，所述煤样管单元通过限位单元固定在模拟装置内，所述煤样管单元中存放有煤样，所述第一储液单元位于煤样管单元上方，所述第二储液单元位于煤样管单元下方，钻井液进入所述模拟装置后，先存储于第一储液单元，然后在气压和重力作用下，经煤样管单元中的煤样进入第二储液单元。
6.如权利要求5所述的煤层气渗流注浆模拟实验装置，其特征在于：所述氮气瓶通过第一气体连接管向第一储液单元输入氮气，氮气对第一储液单元中的钻井液和煤样管单元内的煤样产生一个向下的压力，以模拟井下钻井空压风压力，所述氮气瓶通过第二气体连接管向第二储液单元输入氮气，所述第二储液单元中的氮气对煤样管单元内的煤样施加一个向上的力，以模拟原始煤层气压力，所述第一气体连接管中输出的氮气压力值大于所述第二气体连接管中输出的氮气压力值。
7.如权利要求6所述的煤层气渗流注浆模拟实验装置，其特征在于：所述模拟装置的侧面是透明材质。
8.如权利要求7所述的煤层气渗流注浆模拟实验装置，其特征在于：所述煤层气渗流注浆模拟实验装置还包括土压力盒、应变仪和信号传输线，所述土压力盒通过煤样固定在煤样管单元中，所述信号传输线连接土压力盒和应变仪，所述土压力盒采集应变大小，所述信号传输线传输应变数据信号，所述应变仪将应变数据转为压力数据并显示压力数据。
9.如权利要求8所述的煤层气渗流注浆模拟实验装置，其特征在于：所述土压力盒有多个。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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