CN109142418A - 一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法，本发明专利的组成包括瓦斯瓶、氦气瓶、真空泵、增压泵、参考罐、磁体、煤样夹持器、高温高压设备、控制与数据采集***、压力表和阀门以及附加的离心机等。其特征是：所述的瓦斯瓶通过减压阀一与阀门一和压力表一相连，所述的氦气瓶通过减压阀二与阀门二和压力表二相连，所述的参考罐通过增压泵、精密流量计和阀门五、阀门六与煤样夹持器相连，所述的煤样夹持器一端连接有高温高压设备，所述的储油仓通过氟油管道阀门与线圈两端相连，所述的线圈通过数据线与控制与数据采集***相连。本发明专利主要用于深部开采煤体高温高压条件下的低场核磁共振实验研究。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法。
背景技术
近年来，随着检查技术和仪器设备的快速发展，低场核磁共振技术凭借其独有的技术优势受到广大研究学者的青睐，成为研究煤体孔裂隙的新技术。但随着煤矿掘进深度的增加，井下瓦斯压力和矿井温度都不断升高，传统的核磁共振仪已经无法真实精确的模拟井下高温高压环境，因此对现有实验装置的改进显得迫在眉睫。该装置可以真实模拟深部开采煤体的瓦斯压力和温度，为研究深部开采煤体的孔裂隙特征提供一定的参考依据。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
1. 一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法，该装置主要由瓦斯瓶、氦气瓶、真空泵、增压泵、参考罐、磁体、高温高压设备、控制与数据采集***、压力表和阀门以及独立的离心机等部件组成。其特征是：所述的瓦斯瓶通过减压阀一与阀门一和压力表一相连，所述的氦气瓶通过减压阀二与阀门二和压力表二相连，所述的瓦斯瓶与参考罐之间连接有增压泵和精密流量计并通过阀门五与煤样夹持器相连，所述的煤样夹持器一端同时与高温高压设备相连，所述的储油仓通过氟油管道阀门七与线圈两端相连，所述的线圈通过数据线与控制与数据采集***相连。
2.根据所述的一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法，其特征是：所述的瓦斯瓶与所述的压力表一之间的管路上安装有减压阀一、阀门一，所述的真空泵的管路上连接有排真空阀，所述的控制与数据采集***包括主机、稳控单元、射频单元、梯度单元。
3.根据所述的一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法，其特征是：所述的压力表用于检测气瓶加气的压力，所述的减压阀用于调节气体的出口压力，所述的增压泵用于增加瓦斯气体压力，弥补以往实验装置无法做深部瓦斯气体压力的缺陷，所述的磁体为实验过程提供稳定的磁场，所述的储油仓内有氟油，通过加压部件给煤样夹持器中注入氟油施加围压，温度的施加是通过高温高压设备给氟油加温，然后通过夹持器给煤样加温，所述的高温高压设备可以精确的反映出实验装置所需的温度和压力，所述的控制与数据采集***用于测量煤样的T2谱图等参数，整个实验管路以及各阀门采用耐磨损管线和高压密封接头，所述的装置连接处配备耐高压组合垫和密封胶带。
本发明专利的有益效果：
1. 本发明专利引入的增压泵可以使瓦斯压力达到深部开采煤体所处环境的瓦斯压力，精密流量计可以实时的监测瓦斯吸附量，所述的离心机可以对饱水煤样实现不同离心力测试。
2.本发明专利的实验流程：1）煤样制取处理：首先将采割的煤块制成Φ50mm×100mm规格的柱状煤样，并对制好的煤样进行称重，记录原始质量m1，再将煤样放入真空饱和装置中抽真空饱水12h，再放入蒸馏水中浸泡12h，直至煤样质量不再增加，得出饱水煤样质量m2；2）检查装置的气密性：打开阀门二、阀门三、阀门五，让氦气进入气路并记录压力表二的读数，然后关闭阀门二、阀门三、阀门五待压力稳定后，观察压力在8小时之内不在变化，说明气密性良好；3）抽真空：打开真空阀、阀门五、阀门六，对参考罐和整个管路抽真空约30min；4）仪器校准：打开计算机及相关软件，选择相应序列和所需线圈，打开射频开关，连接好所需的线圈，将油样放入线圈中，设置好仪器的相关参数，按照仪器操作步骤对仪器进行校准；5）设定标线：将孔隙度标样依次放入线圈的中央，并测出相应的信号强度，用核磁共振分析软件制定一条孔隙度标线；6）测试煤样：将待测煤样放入煤样夹持器和线圈的正中央，打开仪器软件，选择CPMG序列，设置实验所需的气体压力和围压，选择已制定的孔隙度标线，测试煤样的T2谱图、孔隙率、渗透率、孔径分布等。7）待一组数据完成后，改变瓦斯压力和围压进行其他组的实验。8）将煤样饱水进行离心测试，重复6-7步骤进行不同离心力下煤样的孔裂隙特征测试。
3. 本发明专利通过对深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法，在一定的程度上可以准确掌握深部煤层煤体的孔裂隙特征规律，也为将来深部开采卸压煤体的实验研究提供基础实验数据和参考价值。本试验装置将会对以后更加复杂的深部开采高温高压条件下的基础实验参数测定提供保障。
附图说明：
附图1、2是本发明专利的结构示意图。
1瓦斯瓶、2减压阀一、3阀门一、6阀门二、28阀门三、29阀门四、13阀门六、15阀门五、19阀门七、4压力表一、5压力表二、7减压阀二、8氦气瓶、9真空阀、10真空泵、11增压泵、12精密流量计、14参考罐、16磁体、17煤样夹持器、18线圈、20储油仓、21高温高压设备、22梯度单元、23射频单元、24稳控单元、25主机、26控制与数据采集***、27排气口、30离心机。
具体实施方式：
实施例1：
1.一种深部开采高温高压条件下核磁共振实验***及方法，该装置主要由瓦斯瓶、氦气瓶、真空泵、增压泵、参考罐、磁体、高温高压设备、控制与数据采集***、压力表和阀门以及独立的离心机等部件组成。其特征是：所述的瓦斯瓶通过减压阀一与阀门一和压力表一相连，所述的氦气瓶通过减压阀二与阀门二和压力表二相连，所述的参考罐通过增压泵、精密流量计和阀门五、阀门六与煤样夹持器相连，所述的煤样夹持器一端同时与高温高压设备相连，所述的储油仓通过氟油管道阀门与线圈两端相连，所述的线圈通过数据线与控制与数据采集***相连。
实施例2：
根据实施例1所述的一种深部开采高温高压条件下核磁共振实验***及方法，其特征是：所述的瓦斯瓶与所述的压力表一之间的管路上安装有减压阀一、阀门一，所述的真空泵的管路上连接有排真空阀，所述的控制与数据采集***包括主机、稳控单元、射频单元、梯度单元。
实施例3：
根据实施例1所述的一种深部开采高温高压条件下核磁共振实验***及方法，其特征是：所述的压力表用于检测气瓶注气的压力，所述的减压阀用于调节气体的出口压力，所述的增压泵用于增加瓦斯气体压力，弥补以往实验装置无法做深部瓦斯气体压力的缺陷，所述的磁体为实验过程提供稳定的磁场，所述的储油仓内有氟油，通过加压部件给煤样夹持器中注入氟油施加围压，温度的施加是通过高温高压设备给氟油加温，然后通过夹持器给煤样加温，所述的高温高压设备可以精确的反映出实验装置所需的温度和围压，所述的控制与数据采集***用于测量煤样的T2谱图等参数，整个实验管路以及各阀门采用耐磨损管线和高压密封接头，所述的装置连接处配备耐高压组合垫和密封胶带。
Claims (3)
1.一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法，该装置主要由瓦斯瓶（1）、氦气瓶（8）、真空泵（10）、增压泵（11）、参考罐（14）、磁体（16）、高温高压设备（21）、控制与数据采集***（26）、压力表和阀门以及独立的离心机（30）等部件组成，其特征是：所述的瓦斯瓶（1）通过减压阀一（2）与阀门一（3）和压力表一（4）相连，所述的氦气瓶（8）通过减压阀二（7）与阀门二（6）和压力表二（5）相连，所述的参考罐（14）通过增压泵（11）和精密流量计（12）并通过阀门五（15）阀门六（13）与煤样夹持器（17）相连，所述的煤样夹持器一端同时与高温高压设备相连，所述的储油仓（20）通过氟油管道阀门七（19）与线圈（18）两端相连，所述的线圈通过数据线与控制与数据采集***相连。
2.根据权利要求1所述的一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法，其特征是：所述的瓦斯瓶（1）与所述的压力表一（4）之间的管路上安装有减压阀一（2）、阀门一（3），所述的真空泵（10）的管路上连接有真空阀（9），所述的控制与数据采集***（26）包括主机（25）、稳控单元（24）、射频单元（23）、梯度单元（22）。
3.根据权利要求1所述的一种深部开采高温高压条件下的核磁共振实验***及方法，其特征是：所述的压力表用于检测气瓶加气的压力，所述的减压阀用于调节气体的出口压力，所述的增压泵（11）用于增加瓦斯压力，弥补以往实验装置无法做深部瓦斯压力的缺陷，所述的磁体（16）为实验过程提供稳定的磁场，所述的储油仓（20）内有氟油，通过加压部件给煤样夹持器中注入氟油施加围压，温度的施加是通过高温高压设备（21）给氟油加温，然后通过夹持器给煤样加温，所述的高温高压设备可以精确的反映出实验装置所需的温度和围压，所述的控制与数据采集***（26）用于测量煤样的T2谱图等参数，整个实验管路以及各阀门采用耐磨损管线和高压密封接头，所述的装置连接处配备耐高压组合垫和密封胶带。
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