CN108037059A - 一种可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，包括注气系统、气体混热系统、温度测定系统、三轴压力系统、正压调节系统、压力加载系统、真空脱气系统和流量测定系统，所述注气系统由储气罐、第一减压阀、第一压力表和第一开关阀组成，所述气体混热系统包括水浴恒温箱，所述水浴恒温箱内连接有加热器，所述水浴恒温箱外壁连接有温度控制器，所述水浴恒温箱内部另设置有气体混热箱。本发明能够使原煤进行在不同温度气体的渗流实验，并且能够在轴压和围压等多因素耦合条件下渗流实验，能够真实模拟原煤开采过程中不同温度气体的渗流实验，该实验简单易操作，使用效果好，易于推广。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种渗流装置，特别涉及一种可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置。
【背景技术】
我国是煤炭生产大国，随着地层深度的增加，温度会逐渐升高，在采煤作业时，巷道掘进会伴随着温度的变化，从而改变甲烷气体的温度。煤层中蕴藏大量的非常规油气资源，其主要成分主要是瓦斯。瓦斯的流动过程中，渗透率是衡量煤层内瓦斯渗流难易程度的其中一个重要参数。瓦斯的突出等矿山安全问题十分严重，而瓦斯的主要成分是甲烷，因此研究气体的温度对煤渗透率的影响具有重要意义，截止到现在，还没有可改变气体温度的三轴渗流装置，所以要对现有的三轴渗流装置进行一系列改进，从而方便去模拟煤矿开采作业现场气体温度的变化情况。
因此建立该实验装置来模拟煤矿开采过程中气体的温度变化对煤层渗透率影响实验，同时采用研究不同载荷及多因素耦合作用下进行试验，探索煤层渗透机制，从而提高煤层气的抽采效率。为此，我们提出一种可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，包括注气系统、气体混热系统、温度测定系统、三轴压力系统、正压调节系统、压力加载系统、真空脱气系统和流量测定系统，所述注气系统由储气罐、第一减压阀、第一压力表和第一开关阀组成，所述气体混热系统包括水浴恒温箱，所述水浴恒温箱内连接有加热器，所述水浴恒温箱外壁连接有温度控制器，所述水浴恒温箱内部另设置有气体混热箱，所述储气罐的右侧设置有气体混热装置且两者之间连接有管体，所述第一减压阀、第一压力表和第一开关阀依次安装在管体上，所述温度测定系统包括气体容纳箱，所述气体混热装置的上端通过水管连接有气体容纳箱，所述水管上依次安装有第二减压阀和第二压力表，所述气体容纳箱外壁连接有显示器，所述气体容纳箱内部置放有感应器，所述气体容纳箱的出气管连接着第三减压阀和第三压力表，所述三轴压力系统包括三轴压力室，所述三轴压力室底部连通有轴压油泵和围压油泵。
进一步地，所述正压调节系统包括正压调节阀、精密压力表和第四减压阀。
进一步地，所述压力加载系统包括轴压油泵与围压油泵，所述真空脱气系统包括真空泵和止回阀和第四开关阀。
进一步地，所述流量测定系统包括流量计，所述流量计安装在该装置的末端。
进一步地，所述气体混热箱顶部设置有进气管和出水管。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过气体混合装置将一个储气罐和气体混热装置连接从而使气体均匀混热，气体混热装置连接温度测定装置，可以实时并且精密的测定气体在某时刻的温度及其变化情况，通过在三轴压力室末端口所连接的出气管上依次设有的正压调节阀、精密压力表从而可以控制出口压力的大小，此外在三轴压力室外连接真空泵，可以保证整个实验的准确性，防止其他气体对实验造成不必要的影响，造成实验误差。本发明能够使原煤进行在不同气体温度条件下的渗流实验，并且能够进行不同轴压和围压多因素耦合条件下渗流实验，能够真实模拟煤矿开采过程中甲烷气体的渗流实验，该实验装置简单易操作，使用效果好，易于推广。
【附图说明】
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明改进的三轴压力室的结构示意图；
图中：1-储气罐、2-第一减压阀、3-第一压力表、4-第一开关阀、5-气体混热装置、6-第二开关阀、7-第二压力表、8-气体容纳箱、9-感应器、10-显示器、11-第三减压阀、12-第三压力表、13-三轴压力室、14-轴压泵、15-围压泵、16-精密压力表、17-正压调节阀、18-第四减压阀、19-止回阀、20-第三开关阀、21-真空泵、22-流量计、23-水浴恒温箱、24-气体混热箱、25-加热器、26-温度控制器、27-进气管、28-出水管。
【具体实施方式】
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-2所示，一种可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，包括注气系统、气体混热系统、温度测定系统、三轴压力系统、正压调节系统、压力加载系统、真空脱气系统和流量测定系统，所述注气系统由储气罐1、第一减压阀2、第一压力表3和第一开关阀4组成，所述气体混热系统包括水浴恒温箱23，所述水浴恒温箱23内连接有加热器25，所述水浴恒温箱23外壁连接有温度控制器26，所述水浴恒温箱23内部另设置有气体混热箱24，所述储气罐1的右侧设置有气体混热装置5且两者之间连接有管体，所述第一减压阀2、第一压力表3和第一开关阀4依次安装在管体上，所述温度测定系统包括气体容纳箱8，所述气体混热装置5的上端通过水管连接有气体容纳箱8，所述水管上依次安装有第二减压阀6和第二压力表7，所述气体容纳箱8外壁连接有显示器10，所述气体容纳箱8内部置放有感应器9，所述气体容纳箱8的出气管连接着第三减压阀11和第三压力表12，所述三轴压力系统包括三轴压力室13，所述三轴压力室13底部连通有轴压油泵14和围压油泵15。
其中，所述正压调节系统包括正压调节阀17、精密压力表16和第四减压阀18。
其中，所述压力加载系统包括轴压油泵14与围压油泵15，所述真空脱气系统包括真空泵21和止回阀19和第四开关阀20。
其中，所述流量测定系统包括流量计22，所述流量计22安装在该装置的末端。
其中，所述气体混热箱24顶部设置有进气管27和出水管28。
需要说明的是，本发明为一种可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，使用时，首先将标准尺寸的煤体试件按要求安装在三轴压力室13内的围压腔内，之后开启真空泵21将煤样与实验装置进行脱气六小时之后关闭第四开关阀20，然后通过调节轴压油泵14与围压油泵15至实验所设置的轴压与围压值从而模拟煤在地底所受应力状态，打开第一开关阀2和第二开关阀6并关闭第三减压阀11，然后通过控制器将温度调节至实验设定值，对水浴恒温箱内的水进行加热，然后打开第一开关阀4、关闭第二开关阀，调节第一减压阀2与第二减压阀6并根据第一压力表3与第二压力表7读数至试验所设置的值，使气体气体混热系统中均匀加热，打开第二开关阀6，通过连接管将气体输入气体容纳箱五分钟后关闭第二开关阀6，之后观察电子温度计显示器10读数稳定后，当达到实验所需温度时通过调节第三减压阀11并根据第三压力表12读数使气体达到规定压力，关闭正压调节阀17使得实验煤样在混合气体作用下吸附二十四小时，之后调节正压调节阀17至试验所需值以模拟煤岩开采过程中煤孔隙压力的变化，待流量计22读数稳定后记录流量值，最后通过公式计算出不同温度气体作用下不同轴压、围压等耦合作用下煤渗透率值。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，包括注气系统、气体混热系统、温度测定系统、三轴压力系统、正压调节系统、压力加载系统、真空脱气系统和流量测定系统，其特征在于：所述注气系统由储气罐(1)、第一减压阀(2)、第一压力表(3)和第一开关阀(4)组成，所述气体混热系统包括水浴恒温箱(23)，所述水浴恒温箱(23)内连接有加热器(25)，所述水浴恒温箱(23)外壁连接有温度控制器(26)，所述水浴恒温箱(23)内部另设置有气体混热箱(24)，所述储气罐(1)的右侧设置有气体混热装置(5)且两者之间连接有管体，所述第一减压阀(2)、第一压力表(3)和第一开关阀(4)依次安装在管体上，所述温度测定系统包括气体容纳箱(8)，所述气体混热装置(5)的上端通过水管连接有气体容纳箱(8)，所述水管上依次安装有第二减压阀(6)和第二压力表(7)，所述气体容纳箱(8)外壁连接有显示器(10)，所述气体容纳箱(8)内部置放有感应器(9)，所述气体容纳箱(8)的出气管连接着第三减压阀(11)和第三压力表(12)，所述三轴压力系统包括三轴压力室(13)，所述三轴压力室(13)底部连通有轴压油泵(14)和围压油泵(15)。
2.根据权利要求1所述的可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，其特征在于：所述正压调节系统包括正压调节阀(17)、精密压力表(16)和第四减压阀(18)。
3.根据权利要求1所述的可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，其特征在于：所述压力加载系统包括轴压油泵(14)与围压油泵(15)，所述真空脱气系统包括真空泵(21)和止回阀(19)和第四开关阀(20)。
4.根据权利要求1所述的可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，其特征在于：所述流量测定系统包括流量计(22)，所述流量计(22)安装在该装置的末端。
5.根据权利要求1所述的可改变气体温度出口端正压的三轴渗流装置，其特征在于：所述气体混热箱(24)顶部设置有进气管(27)和出水管(28)。
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