CN204666464U - 煤层气定压解吸的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤层气定压解吸的实验装置，包括通过管线依次连接的气压瓶、储液罐、第一卡套式阀门、煤样罐、第二卡套式阀门、卡套式三通、气体解吸仪；所述储液罐通过管线与真空泵连接；所述煤样罐上设有出气口和压力表，所述出气口通过管线依次连接第二卡套式阀门和卡套式三通，所述卡套式三通的一个出口端连接压力控制系统，另一个出口端连接气体解吸仪。本实用新型的煤层气定压解吸的实验装置，在用压力控制器控制该处的出口压力不变的情况下，模拟煤层气排采过程，研究含水煤体瓦斯定压解吸特征，对煤层气排采工作具有一定的指导意义。

Description

煤层气定压解吸的实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验室模拟煤层气排采过程的技术研究领域，具体地说涉及一种在主动控制压力为定制条件下、研究煤层气定压解吸特征的煤层气定压解吸的实验装置。

背景技术

与常规气藏不同，煤层气主要是以吸附状态赋存于煤储层中，其运移产出机理与常规天然气差别很大，煤储层多为煤、气、水三项共存；煤储层孔隙结构有其特殊性，煤层气主要以吸附状态存在于煤层中；煤层气的运移则包含解吸-扩散-渗流的复杂过程。目前，煤层气解吸理论的研究较少，鉴于煤层气解吸机理对煤层气解吸率和排采制度的确定影响明显，系统深入地研究排水降压过程中煤层气的解吸过程和解吸规律迫在眉睫。

目前，在外界环境压力为常压之下的解吸/扩散实验研究取得了较有价值成果，但在实际生产过程中，地面煤层气开采的瓦斯运移解吸过程并不是在常压条件实现的，两者之间有着很大的区别，尤其是在含水煤层定压瓦斯解吸/扩散特征研究甚少，因此，进行含水煤层定压瓦斯解吸/扩散特征的实验研究是我国煤层气开发工作中迫切需要解决的现实问题之一。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种煤层气定压解吸的实验装置，在用压力控制器控制该处的出口压力不变的情况下，模拟煤层气排采过程，研究含水煤体瓦斯定压解吸特征。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种煤层气定压解吸的实验装置，包括通过管线依次连接的气压瓶、储液罐、第一卡套式阀门、煤样罐、第二卡套式阀门、卡套式三通、气体解吸仪；所述储液罐通过管线与真空泵连接；所述煤样罐上设有出气口和压力表，所述出气口通过管线依次连接第二卡套式阀门和卡套式三通，所述卡套式三通的一个出口端连接压力控制系统，另一个出口端连接气体解吸仪。

本实用新型的煤层气定压解吸的实验装置，

1.用储液罐利用气压瓶的气体压力向煤样罐中加水，模拟煤层气排采过程中的煤层环境，提高模拟实验的相似度；

2.用压力控制系统控制该处的出口压力在某一压力值恒定不变，从而对煤层气排采过程中的瓦斯定压运移解吸规律进行模拟实验，对煤层气排采工作具有一定的指导意义。

作为对上述技术方案的改进，所述煤样罐置于恒温水浴加热仪内，这样可以保持煤样罐的温度保持稳定，避免受环境温度的影响，使测量数据失真。

作为对上述技术方案的改进，所述压力控制系统包括交流电源、智能数显压力控制器和设置在所述卡套式三通与气体解吸仪之间管线上的电磁阀，所述交流电源为智能数显压力控制器提供工作电源，所述智能数显压力控制器通过卡套式三通连接在管线上，所述智能数显压力控制器与电磁阀电连接。智能数显压力控制器根据管线压力大小，通过导线控制电磁阀的打开与关闭，当管线压力大于控制压力时，电磁阀打开，气体压力降低，当管线压力小于控制压力时，电磁阀关闭，随着气体继续解吸，管线压力上升，当其大于控制压力后，电磁阀再次打开，从而实现气体解吸过程中，电磁阀的多次关闭与打开。

作为对上述技术方案的改进，所述压力控制器与电磁阀、交流电源之间的连接导线均缠绕有防水绝缘带和防水胶，对连接导线进行防水处理，可以保证电路工作的稳定性。

作为对上述技术方案的改进，所述储液罐与真空泵之间的管线设置有球阀，方便快速打开与关闭，对整个系统进行抽真空。

作为对上述技术方案的改进，所述管线为高压管线，所述气压瓶为高压气瓶，所述高压气瓶与储液罐的管线上设置有减压阀，打开高压气瓶，调节减压阀，可以控制储液罐的进气端的压力保持一个平稳的值，实现储液罐进气端压力的稳定；储液罐向煤样罐加水时，可以保持进水量和流速的稳定，而不必用高压水泵，借助高压气瓶的压力即可，方便易行。

作为对上述技术方案的改进，所述高压气瓶最少为两个。本实验装置可进行单一气相或单一水相加压，也可以气、水两相加压。高压气瓶一般为两个，例如可以是甲烷和氦气，甲烷用作实验气体，氦气用来测试自由空间体积和检查气密性。可以按照实验的所需，调整气相压力和水相压力。

作为对上述技术方案的改进，所述储液罐外接进水管，所述进水管设置有第三卡套式阀门，通过进水管、第三卡套式阀门可以向储液罐加水，也可以通过进水管、第三卡套式阀门放出储液罐中的气体。

具体使用过程如下：

1.检测系统：关闭第三卡套式阀门和球阀，打开第一卡套式阀门和第二卡套式阀门，打开高压气瓶，当压力表达到实验值时，关闭高压气瓶，观察压力表值的变化，检测整个连接管路是否漏气。

2.吸附平衡：气密性检查完毕后，将实验煤样装入煤样罐中，打开恒温水浴加热仪，打开球阀，打开真空泵，对整个系统进行抽真空，然后关闭球阀，打开瓦斯气瓶并调节减压阀到实验所需的气压，进行吸附12h以上，使煤样吸附平衡。

3.注水步骤：待煤样吸附平衡后，关闭第一卡套式阀门，打开第三卡套式阀门，向储液罐注水，注水体积不得少于煤样罐的自由空间体积。注水完成后，关闭第三卡套式阀门，打开高压气瓶，调节减压阀，使储液罐压力高于煤样罐压力后，打开卡套式阀门7，待煤样罐压力达到实验所需要模拟的压力后，关闭第一卡套式阀门，关闭高压气瓶，打开第三卡套式阀门，放出储液罐中的气体，然后静置24h以上，使水充分浸润煤样。

4.定压解吸步骤：待注水后的煤样被充分浸润后，接通压力控制系统电源，启动电磁阀，调节压力控制器至控制压力值，等电磁阀完全启动后，打开第二卡套式阀门，观察并记录压力表和气体解吸仪的值，以及电磁阀每次关闭和打开的时间点，直至电磁阀不再打开，瓦斯解吸仪中的液面不再下降。

与现有技术相比，本实用新型所取得的有益效果是：

本实用新型的煤层气定压解吸的实验装置，在用压力控制器控制该处的出口压力不变的情况下，模拟煤层气排采过程，研究含水煤体瓦斯定压解吸特征。用储液罐利用气压瓶的气体压力向煤样罐中加水，模拟煤层气排采过程中的煤层环境，提高模拟实验的相似度；用压力控制系统控制该处的出口压力在某一压力值恒定不变，从而对煤层气排采过程中的瓦斯定压运移解吸规律进行模拟实验，对煤层气排采工作具有一定的指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的的结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

实施例一

如图1所示，本实用新型的煤层气定压解吸的实验装置，包括通过管线3依次连接的气压瓶1、储液罐4、第一卡套式阀门7、煤样罐9、第二卡套式阀门13、卡套式三通14、气体解吸仪18；所述储液罐4通过管线与真空泵12连接；所述煤样罐9上设有出气口和压力表8，所述出气口通过管线依次连接第二卡套式阀门13和卡套式三通14，所述卡套式三通14的一个出口端连接压力控制系统，另一个出口端连接气体解吸仪18。

所述煤样罐9置于恒温水浴加热仪11内，这样可以保持煤样罐9的温度保持稳定，避免受环境温度的影响，使测量数据失真。

所述压力控制系统包括交流电源17、智能数显压力控制器15和设置在所述卡套式三通14与气体解吸仪18之间管线上的电磁阀16，所述交流电源17为智能数显压力控制器15提供工作电源，所述智能数显压力控制器15通过卡套式三通14连接在管线上，所述智能数显压力控制器15与电磁阀16电连接。智能数显压力控制器15根据管线压力大小，通过导线控制电磁阀16的打开与关闭，当管线压力大于控制压力时，电磁阀16打开，气体压力降低，当管线压力小于控制压力时，电磁阀16关闭，随着气体继续解吸，管线压力上升，当其大于控制压力后，电磁阀16再次打开，从而实现气体解吸过程中，电磁阀16的多次关闭与打开。

所述压力控制器15与电磁阀16、交流电源17之间的连接导线均缠绕有防水绝缘带和防水胶，对连接导线进行防水处理，可以保证电路工作的稳定性。

所述储液罐4与真空泵42之间的管线设置有球阀10，方便快速打开与关闭，对整个系统进行抽真空。

所述管线3为高压管线，所述气压瓶1为高压气瓶，所述高压气瓶与储液罐4的管线上设置有减压阀2，打开高压气瓶，调节减压阀2，可以控制储液罐4的进气端的压力保持一个平稳的值，实现储液罐4进气端压力的稳定；储液罐4向煤样罐9加水时，可以保持进水量和流速的稳定，而不必用高压水泵，借助高压气瓶的压力即可，方便易行。

所述高压气瓶最少为两个。本实验装置可进行单一气相或单一水相加压，也可以气、水两相加压。高压气瓶一般为两个，例如可以是甲烷和氦气，甲烷用作实验气体，氦气用来测试自由空间体积和检查气密性。可以按照实验的所需，调整气相压力和水相压力。

所述储液罐4外接进水管6，所述进水管6设置有第三卡套式阀门5，通过进水管6、第三卡套式阀门5可以向储液罐4加水，也可以通过进水管6、第三卡套式阀门5放出储液罐4中的气体。

具体使用过程如下：

1.检测系统：关闭第三卡套式阀门和球阀，打开第一卡套式阀门和第二卡套式阀门，打开高压气瓶，当压力表达到实验值时，关闭高压气瓶，观察压力表值的变化，检测整个连接管路是否漏气；

2.吸附平衡：气密性检查完毕后，将实验煤样装入煤样罐中，打开恒温水浴加热仪，打开球阀，打开真空泵，对整个系统进行抽真空，然后关闭球阀，打开瓦斯气瓶并调节减压阀到实验所需的气压，进行吸附12h以上，使煤样吸附平衡；

3.注水步骤：待煤样吸附平衡后，关闭第一卡套式阀门，打开第三卡套式阀门，向储液罐注水，注水体积不得少于煤样罐的自由空间体积。注水完成后，关闭第三卡套式阀门，打开高压气瓶，调节减压阀，使储液罐压力高于煤样罐压力后，打开卡套式阀门7，待煤样罐压力达到实验所需要模拟的压力后，关闭第一卡套式阀门，关闭高压气瓶，打开第三卡套式阀门，放出储液罐中的气体，然后静置24h以上，使水充分浸润煤样；

4.定压解吸步骤：待注水后的煤样被充分浸润后，接通压力控制系统电源，启动电磁阀，调节压力控制器至控制压力值，等电磁阀完全启动后，打开第二卡套式阀门，观察并记录压力表和气体解吸仪的值，以及电磁阀每次关闭和打开的时间点，直至电磁阀不再打开，瓦斯解吸仪中的液面不再下降。

Claims (8)

1.一种煤层气定压解吸的实验装置，其特征在于：包括通过管线依次连接的气压瓶、储液罐、第一卡套式阀门、煤样罐、第二卡套式阀门、卡套式三通、气体解吸仪；所述储液罐通过管线与真空泵连接；所述煤样罐上设有出气口和压力表，所述出气口通过管线依次连接第二卡套式阀门和卡套式三通，所述卡套式三通的一个出口端连接压力控制系统，另一个出口端连接气体解吸仪。

2.根据权利要求1所述的煤层气定压解吸的实验装置，其特征在于：所述煤样罐置于恒温水浴加热仪内。

3.根据权利要求1或2所述的煤层气定压解吸的实验装置，其特征在于：所述压力控制系统包括交流电源、智能数显压力控制器和设置在所述卡套式三通与气体解吸仪之间管线上的电磁阀，所述交流电源为智能数显压力控制器提供工作电源，所述智能数显压力控制器通过卡套式三通连接在管线上，所述智能数显压力控制器与电磁阀电连接。

4.根据权利要求3所述的煤层气定压解吸的实验装置，其特征在于：所述压力控制器与电磁阀、交流电源之间的连接导线均缠绕有防水绝缘带和防水胶。

5.根据权利要求3所述的煤层气定压解吸的实验装置，其特征在于：所述储液罐与真空泵之间的管线设置有球阀。

6.根据权利要求3所述的煤层气定压解吸的实验装置，其特征在于：所述管线为高压管线，所述气压瓶为高压气瓶，所述高压气瓶与储液罐的管线上设置有减压阀。

7.根据权利要求6所述的煤层气定压解吸的实验装置，其特征在于：所述高压气瓶为两个。

8.根据权利要求3所述的煤层气定压解吸的实验装置，其特征在于：所述储液罐外接进水管，所述进水管设置有第三卡套式阀门。