CN205333483U - 气体渗透率测试系统 - Google Patents

Abstract

气体渗透率测试系统，包括煤样夹持器、围向加压泵、轴向加压泵、高压气瓶、真空泵和计算机；煤样夹持器左侧和右侧分别连接有第一高压气管和第二高压气管，第一高压气管和第二高压气管均通过总连接气管与高压气瓶连接，总连接气管上设有减压阀，第一高压气管上沿气体流动方向依次设有第一阀门和电子压力表，第二高压气管上沿气体流动方向依次设有第二阀门、流量计、第三压力表和第三阀门；电子压力表和流量计分别通过数据采集线与计算机连接；本实用新型可以实现系统高真空度实验条件，提高压差法渗透特性实验精度，适用于不同渗透特性煤样渗透特性准确测定，省时、省力、易于操作。

Description

气体渗透率测试系统

技术领域

本实用新型属于煤层气开采技术领域，具体涉及一种气体渗透率测试系统。

背景技术

瓦斯渗透率是煤层气开采和煤层瓦斯抽放的重要技术参数，与煤矿安全生产和煤矿瓦斯灾害防治息息相关，准确测定煤样瓦斯渗透性对煤层气开发、煤矿瓦斯灾害治理具有重要意义。煤层渗透率受地温、地应力、煤体结构等众多因素影响，流量法是现在广发使用的煤样瓦斯渗透率测试方法之一，流量法测定煤样气体渗透率是在试样两端施加一定的压力差，利用流量计测定在气体压力梯度作用下通过煤样的气体量，使用气体流量求解出煤样渗透率，此方法适用于渗透性较好的煤样。但我国煤层多为低渗煤层，随着开采深度增加，这种趋势更加明显，所以研究低渗煤层具有重要的意义，对于低渗煤样在压力梯度作用下通过煤样的气体量非常小，微小气体流量使用流量计难以测得，使用解吸仪进行测量误差较大并需要较长的时间；针对以上问题，如何改进现有对低渗煤样渗透率的测试技术，成为亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种通过改变气体通过煤样的路径实现既可以使用流量法又可以使用压差法对煤样气体渗透率特性测试的气体渗透率测试系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：气体渗透率测试系统，包括煤样夹持器、围向加压泵、轴向加压泵、高压气瓶、真空泵和计算机；煤样夹持器左侧和右侧分别连接有第一高压气管和第二高压气管，第一高压气管和第二高压气管均通过总连接气管与高压气瓶连接，总连接气管上设有减压阀，第一高压气管上沿气体流动方向依次设有第一阀门和电子压力表，第二高压气管上沿气体流动方向依次设有第二阀门、流量计、第三压力表和第三阀门；电子压力表和流量计分别通过数据采集线与计算机连接；真空泵通过第一气管与第一高压气管连接，第一气管与第一高压气管的连接处位于第一阀门与电子压力表之间，第一气管上设有第四阀门；

围向加压泵通过第一高压水管与煤样夹持器的径向外壁相连接并穿过径向外壁，第一高压水管上沿水流方向依次设有第五阀门和第一压力表；轴向加压泵通过第二高压水管与煤样夹持器的内腔连通，第二高压水管上沿水流方向依次设有第六阀门和第二压力表。

煤样夹持器包括左压接件、右压接件和水平设置的壳体，壳体为通透的圆筒型，壳体的径向外壁即所述煤样夹持器的径向外壁,壳体内套设有橡胶筒，橡胶筒外径等于壳体内径；左压接件和右压接件分别设置在壳体的左侧和右侧。

左压接件包括左柱塞和左固定筒，左固定筒右端伸入到壳体内并与壳体左端部螺纹连接，左柱塞为左端封闭右端敞口的圆管结构，左柱塞右端伸入到左固定筒内并与左固定筒的左端部螺纹连接，第一高压气管穿过左柱塞左端后与壳体内腔连通。

右压接件包括右固定筒、右柱塞和轴压加载柱塞，右固定筒左端伸入到壳体内并与壳体右端部螺纹连接，右柱塞为左右通透的圆管结构，右柱塞左端伸入到右固定筒内并与右固定筒右端部螺纹连接；轴压加载柱塞包括一体成型的左加压端部和右加压端部，左加压端部和右加压端部均为实心圆柱，左加压端部的外径等于右固定筒内径，右加压端部的外径等于右柱塞的内径，右柱塞的轴向长度小于右加压端部的轴向长度，左加压端部滑动连接在右固定筒内，右加压端部伸入并滑动穿过右柱塞；右柱塞左端、左加压端部右端、右加压端部外壁和右固定筒之间围成的环形空腔为轴压加载室；轴向加压泵通过第二高压水管与轴压加载室连通；第二高压气管穿过轴压加载柱塞后与壳体内腔连通。

右固定筒与左加压端部之间、右柱塞与右加压端部之间均设有密封圈。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：煤样夹持器的独特设计可以使内腔处于密封状态，通过围向加压泵和轴向加压泵对煤样夹持器的作用来模仿煤体在地层中受到的地应力；另外煤样夹持器内设置的密封圈使的在加载轴向压力时，轴压加载室的密封性更好；煤样夹持器放置于恒温水浴内，恒温水浴为试验提供恒温的试验条件。

综上所述，本实用新型可以实现系统高真空度实验条件，提高压差法渗透特性实验精度，适用于不同渗透特性煤样渗透特性准确测定，省时、省力、易于操作。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是煤样夹持器的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的气体渗透率测试系统，包括煤样夹持器1、围向加压泵2、轴向加压泵3、高压气瓶4、真空泵5和计算机6；煤样夹持器1左侧和右侧分别设有第一高压气管7和第二高压气管8，第一高压气管7和第二高压气管8均通过总连接气管9与高压气瓶4连接，总连接气管9上设有减压阀10，第一高压气管7上沿气体流动方向依次设有第一阀门11和电子压力表12，第二高压气管8上沿气体流动方向依次设有第二阀门13、流量计14、第三压力表15和第三阀门16；电子压力表12和流量计14分别通过数据采集线与计算机6连接；真空泵5通过第一气管17与第一高压气管7连接，第一气管17与第一高压气管7的连接处位于第一阀门11与电子压力表12之间，第一气管17上设有第四阀门18；

围向加压泵2通过第一高压水管19与煤样夹持器1的径向外壁相连接并穿过径向外壁，第一高压水管19上沿水流方向依次设有第五阀门20和第一压力表21；轴向加压泵3通过第二高压水管22与煤样夹持器1的内腔连通，第二高压水管22上沿水流方向依次设有第六阀门23和第二压力表24。

煤样夹持器1包括左压接件、右压接件和水平设置的壳体25，壳体25为通透的圆筒型，壳体25内套设有橡胶筒26，橡胶筒26外径等于壳体25内径，壳体25的径向外壁即所述煤样夹持器的径向外壁；左压接件和右压接件分别设置在壳体25的左侧和右侧。

左压接件包括左柱塞27和左固定筒28，左固定筒28右端伸入到壳体25内并与壳体25左端部螺纹连接，左柱塞27为左端封闭右端敞口的圆管结构，左柱塞27右端伸入到左固定筒28内并与左固定筒28左端部螺纹连接，第一高压气管7穿过左柱塞27左端后与壳体25内腔连通。

右压接件包括右固定筒29、右柱塞30和轴压加载柱塞，右固定筒29左端伸入到壳体25内并与壳体25右端部螺纹连接，右柱塞30为左右通透的圆管结构，右柱塞30左端伸入到右固定筒29内并与右固定筒29右端部螺纹连接；轴压加载柱塞包括一体成型的左加压端部31和右加压端部32，左加压端部31和右加压端部32均为实心圆柱，左加压端部31的外径等于右固定筒29内径，右加压端部32的外径等于右柱塞30的内径，右柱塞30的轴向长度小于右加压端部32的轴向长度，左加压端部31滑动连接在右固定筒29内，右加压端部32伸入并滑动穿过右柱塞30；右柱塞30左端、左加压端部31右端、右加压端部32外壁和右固定筒29之间围成的环形空腔为轴压加载室33；轴向加压泵3通过第二高压水管22与轴压加载室33连通；第二高压气管8穿过轴压加载柱塞后与壳体25内腔连通。

右固定筒29与左加压端部31之间、右柱塞30与右加压端部32之间均设有密封圈34。

使用本实用新型进行气体渗透率测试试验的具体步骤为：

（1）装填煤样；开始进行气体渗透率测试试验时，所有阀门处于关闭状态，将进行干燥处理的标准煤样装入橡胶筒26内中部位置，然后将左压接件和右压接件分别安装在壳体25的左侧和右侧，然后拧紧左固定筒28和左柱塞27，使左柱塞27的右端与煤样接触，同时拧紧右固定筒29和右柱塞30，使轴压加载柱塞的左端与煤样接触，完成煤样填装；接着将煤样夹持器1放入恒温水浴中。

（2）加载煤样外载应力；打开第五阀门20，启动围向加压泵2，高压水沿第一高压水管19流至橡胶筒26外壁，对煤样实施加载围压至一定压力后，关闭第五阀门20进行稳压；然后打开第六阀门23，启动轴向加压泵3，高压水沿第二高压水管22流至轴压加载室33，对煤样实施加载轴压至一定压力后，关闭第六阀门23进行稳压；煤样的轴压和围压大小分别通过第二压力表24和第一压力表21显示。

（3）试验数据采集；打开第二阀门13以及高压气瓶4，通过调整减压阀10使得第二高压气管8中的气压为试验设定气体压力值；然后打开第三阀门16，开始对电子压力表12测得左柱塞27内腔压力数据进行采集并传至计算机6；

（4）基于采集的压力数据根据公式计算出煤样气体渗透率；完成试验。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.气体渗透率测试系统，其特征在于：包括煤样夹持器、围向加压泵、轴向加压泵、高压气瓶、真空泵和计算机；煤样夹持器左侧和右侧分别连接有第一高压气管和第二高压气管，第一高压气管和第二高压气管均通过总连接气管与高压气瓶连接，总连接气管上设有减压阀，第一高压气管上沿气体流动方向依次设有第一阀门和电子压力表，第二高压气管上沿气体流动方向依次设有第二阀门、流量计、第三压力表和第三阀门；电子压力表和流量计分别通过数据采集线与计算机连接；真空泵通过第一气管与第一高压气管连接，第一气管与第一高压气管的连接处位于第一阀门与电子压力表之间，第一气管上设有第四阀门；

围向加压泵通过第一高压水管与煤样夹持器的径向外壁相连接并穿过径向外壁，第一高压水管上沿水流方向依次设有第五阀门和第一压力表；轴向加压泵通过第二高压水管与煤样夹持器的内腔连通，第二高压水管上沿水流方向依次设有第六阀门和第二压力表。

2.根据权利要求1所述的气体渗透率测试系统，其特征在于：煤样夹持器包括左压接件、右压接件和水平设置的壳体，壳体为通透的圆筒型，壳体的径向外壁即所述煤样夹持器的径向外壁,壳体内套设有橡胶筒，橡胶筒外径等于壳体内径；左压接件和右压接件分别设置在壳体的左侧和右侧。

3.根据权利要求2所述的气体渗透率测试系统，其特征在于：左压接件包括左柱塞和左固定筒，左固定筒右端伸入到壳体内并与壳体左端部螺纹连接，左柱塞为左端封闭右端敞口的圆管结构，左柱塞右端伸入到左固定筒内并与左固定筒的左端部螺纹连接，第一高压气管穿过左柱塞左端后与壳体内腔连通。

4.根据权利要求3所述的气体渗透率测试系统，其特征在于：右压接件包括右固定筒、右柱塞和轴压加载柱塞，右固定筒左端伸入到壳体内并与壳体右端部螺纹连接，右柱塞为左右通透的圆管结构，右柱塞左端伸入到右固定筒内并与右固定筒右端部螺纹连接；轴压加载柱塞包括一体成型的左加压端部和右加压端部，左加压端部和右加压端部均为实心圆柱，左加压端部的外径等于右固定筒内径，右加压端部的外径等于右柱塞的内径，右柱塞的轴向长度小于右加压端部的轴向长度，左加压端部滑动连接在右固定筒内，右加压端部伸入并滑动穿过右柱塞；右柱塞左端、左加压端部右端、右加压端部外壁和右固定筒之间围成的环形空腔为轴压加载室；轴向加压泵通过第二高压水管与轴压加载室连通；第二高压气管穿过轴压加载柱塞后与壳体内腔连通。

5.根据权利要求4所述的气体渗透率测试系统，其特征在于：右固定筒与左加压端部之间、右柱塞与右加压端部之间均设有密封圈。