CN213016315U - 低渗透性煤层井下低压液态co2置换ch4测试装置 - Google Patents
低渗透性煤层井下低压液态co2置换ch4测试装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置，包括供气装置、置换驱替装置、流量计、气体组份分析仪及真空泵，所述供气装置通过管路与置换驱替装置连接，所述置换驱替装置通过管路与流量计连接，所述流量计通过管路与气体组份分析仪的连接，本装置通过调节减压阀来观察精密压力表的读数，可实现不同压力下CO2‑CH4混合吸附态气体的解析过程；通过水浴恒温装置可通过多次试验来测得不同煤样在不同进气流量条件下的最佳抽采温度；本装置流量计以及气体组份分析仪的分析可得出不同变量下的置换效率。综上，通过本装置，能够得到煤层的最佳置换效率，可为煤层瓦斯抽采提供实验基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及瓦斯抽采领域，特别是低渗透性煤层井下低压液态 CO2置换CH4测试装置。
背景技术
煤层注液态CO2致裂与相变促抽煤层瓦斯技术主要利用液态CO2的瞬时溶浸(冻结)及相变增压特性，以液态CO2作为致裂液，采用耐高压低温动力泵将其压注进入煤层，瞬时低温冻结作用下煤基质收缩，产生的冻胀力作用力在煤结构弱面原始孔裂隙中，迫使煤体原始孔隙发育及裂隙衍生。同时注入煤层的液态CO2在与煤体对流换热过程中升温相变为气态，相变应力作用下对媒体产生的张拉-剪切破坏作用，煤体结构弱面产生更多的裂隙，增加煤体裂隙面积比率，达到改善煤层透气性的目的。故相变为气态的CO2气体能够高效置换和驱替煤层赋存的CH4气体，能够大大提高煤层瓦斯抽采效率，但是在具体置换和驱替的过程中，煤体的温度、置换和驱替的压力都会影响到煤层瓦斯抽采效率。
实用新型内容
本实用新型针对上述煤体的温度、置换和驱替的压力对煤层瓦斯抽采效率的影响，提供了低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置，其特征在于：包括供气装置、置换驱替装置、流量计、气体组份分析仪及真空泵，所述供气装置通过管路与置换驱替装置连接，所述置换驱替装置通过管路与流量计连接，所述流量计通过管路与气体组份分析仪的连接。
所述供气装置包括CH4气瓶、CO2气瓶，所述CH4气瓶及CO2气瓶的瓶口上均设置有减压阀及主控阀，所述CH4气瓶及CO2气瓶的出气口设置有精密压力表及开关，所述CH4气瓶、CO2气瓶及置换驱替装置之间的管路通过第一三通阀连接。
所述置换驱替装置包括水浴恒温装置、设置在水浴恒温装置内的吸附解吸槽、设置在吸附解吸槽内部的煤样，所述吸附解吸槽的侧面靠近底部设置有吸附解吸槽进气口，所述吸附解吸槽的上部中间设置有吸附解吸槽出气口，所述吸附解吸槽出气口上连接有转子流量计。
所述流量计的底部设置有流量计进气口，所述流量计的上部设置有流量计出气口。
所述置换驱替装置还连接有真空泵。
所述吸附解吸槽与流量计及真空泵之间的管路通过第二三通阀连接。
本实用新型的有益效果是：本装置通过调节减压阀来观察精密压力表的读数，可实现不同压力下CO2-CH4混合吸附态气体的解析过程；通过水浴恒温装置可通过多次试验来测得不同煤样在不同进气流量条件下的最佳抽采温度；本装置流量计以及气体组份分析仪的分析可得出不同变量下的置换效率。综上，通过本装置，能够得到煤层的最佳置换效率，可为煤层瓦斯抽采提供实验基础。
附图说明
图1为本实用新型所述低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置结构示意图；
图中，1、CH4气瓶；2、CO2气瓶；3、水浴恒温装置；4、吸附解吸槽；5、煤样；6、流量计；7、气体组份分析仪；8、真空泵；9、减压阀； 10、主控阀；11、精密压力表；12、开关；13、第一三通阀；14、第二三通阀；15、转子流量计。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳的实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
实施例一
如图1所示，低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置，其特征在于：包括供气装置、置换驱替装置、流量计(6)、气体组份分析仪(7)及真空泵(8)，所述供气装置通过管路与置换驱替装置连接，所述置换驱替装置通过管路与流量计(6)连接，所述流量计(6)通过管路与气体组份分析仪(7)的连接。
所述供气装置包括CH4气瓶(1)、CO2气瓶(2)，所述CH4气瓶(1) 及CO2气瓶(2)的瓶口上均设置有减压阀(9)及主控阀(10)，所述CH4 气瓶(1)及CO2气瓶(2)的出气口设置有精密压力表(11)及开关(12)，所述CH4气瓶(1)、CO2气瓶(2)及置换驱替装置之间的管路通过第一三通阀(13)连接。
所述置换驱替装置包括水浴恒温装置(3)、设置在水浴恒温装置(3) 内的吸附解吸槽(4)、设置在吸附解吸槽(4)内部的煤样(5)，所述吸附解吸槽(4)的侧面靠近底部设置有吸附解吸槽进气口，所述吸附解吸槽(4)的上部中间设置有吸附解吸槽出气口，所述吸附解吸槽出气口上连接有转子流量计(15)。
所述流量计(6)的底部设置有流量计进气口，所述流量计(6)的上部设置有流量计出气口。
所述吸附解吸槽与流量计(6)及真空泵(8)之间的管路通过第二三通阀(14)连接。
在具体实施过程中，CH4气瓶(1)及CO2气瓶(2)的瓶口上均设置有减压阀(9)及主控阀(10)，减压阀(9)的量程为0-6MPa，供气装置中由主控阀(10)显示气瓶内压力，减压阀(9)控制CH4吸附及注气压力，实验用混合气体组分浓度为99.9％。
所述置换驱替装置包括水浴恒温装置(3)、设置在水浴恒温装置(3) 内的吸附解吸槽(4)、设置在吸附解吸槽(4)内部的煤样(5)，吸附解析槽(4)的壁厚为12mm，耐压强度大于10MPa，满足试验压力要求。实验用转子流量计(15)为0-50ml/min，煤体吸附CH4与注CO2置换驱替过程混合气体总量由转子流量计(15)与吸附解吸槽出气口之间的流量阀控制，装置中阀门及进出气体管路连接部位由1016多用途快固AB结构胶进行密封，经试验验证完全符合本实验密封要求。
气体组份分析仪(7)主要由CH4/CO2传感器、气体组分分离腔室、调制解调器等组成，CH4/CO2传感器测定气体组分最大量程为100％，气体组份分析仪(7)的主要功能是记录测定注CO2置换驱替CH4气体时混合气体组分的浓度变化规律，能够实现实验数据的自主采集与保存。
真空泵主要对装完实验样品的吸附解析槽进行抽真空处理，以真空度小于400Pa为准，抽真空度时间不小于12h。
实施例二
所述置换驱替装置还连接有真空泵(8)。
由于吸附解吸槽(4)体积相对较小，实验初始将吸附解吸槽(4)与真空泵(8)相连抽真空。
具体的实验步骤为：
(1)抽真空处理
拟定抽真空时间不少于12h，抽至真空度小于400Pa结束。
(2)CH4气体吸附
待抽真空结束后，将CH4气瓶(1)出气口与吸附解析槽进气口相连，打开主控阀(10)，待压力稳定后，打开减压阀(9)，调整好注气压力后，打开吸附解析槽进气口阀门进行CH4气体在吸附压力为0.7MPa， 1.4MPa，2.1MPa，2.8MPa四个压力梯度下进行吸附，将吸附时间(平衡时间)定位24h。
(3)注CO2气体置换驱替CH4
采用CO2置换驱替CH4，通过减压阀(9)及转子流量计(15)分被控制注气压力和出气口流量，实验主要测定不同条件下煤体注CO2置换驱替 CH4时混合气体组分变化规律和效率，设定出气口流量分别为5ml/min， 10ml/min，15ml/min；注CO2气体压力分别为0.7MPa，1.4MPa，2.1MPa， 2.8MPa，置换过程中由出气口的转子流量计(15)统计出气口混合气体总量。
(4)恒定每样温度
采用水浴恒温装置(3)，将吸附解吸槽(4)置于其中，在吸附解吸槽(4)同样的进气流量情况下，改变水浴温度，记录气体组分数据，得出煤样(5)在进气流量已知的最佳抽采温度。
本装置通过调节减压阀来观察精密压力表的读数，可实现不同压力下 CO2-CH4混合吸附态气体的解析过程；通过水浴恒温装置可通过多次试验来测得不同煤样在不同进气流量条件下的最佳抽采温度；本装置流量计以及气体组份分析仪的分析可得出不同变量下的置换效率。综上，通过本装置，能够得到煤层的最佳置换效率，可为煤层瓦斯抽采提供实验基础。
Claims (6)
1.低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置，其特征在于：包括供气装置、置换驱替装置、流量计(6)、气体组份分析仪(7)及真空泵(8)，所述供气装置通过管路与置换驱替装置连接，所述置换驱替装置通过管路与流量计(6)连接，所述流量计(6)通过管路与气体组份分析仪(7)的连接。
2.根据权利要求1所述低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置，其特征在于：所述供气装置包括CH4气瓶(1)、CO2气瓶(2)，所述CH4气瓶(1)及CO2气瓶(2)的瓶口上均设置有减压阀(9)及主控阀(10)，所述CH4气瓶(1)及CO2气瓶(2)的出气口设置有精密压力表(11)及开关(12)，所述CH4气瓶(1)、CO2气瓶(2)及置换驱替装置之间的管路通过第一三通阀(13)连接。
3.根据权利要求1所述低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置，其特征在于：所述置换驱替装置包括水浴恒温装置(3)、设置在水浴恒温装置(3)内的吸附解吸槽(4)、设置在吸附解吸槽(4)内部的煤样(5)，所述吸附解吸槽(4)的侧面靠近底部设置有吸附解吸槽进气口，所述吸附解吸槽(4)的上部中间设置有吸附解吸槽出气口，所述吸附解吸槽出气口上连接有转子流量计(15)。
4.根据权利要求1所述低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置，其特征在于：所述流量计(6)的底部设置有流量计进气口，所述流量计(6)的上部设置有流量计出气口。
5.根据权利要求1所述低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置，其特征在于：所述置换驱替装置还连接有真空泵(8)。
6.根据权利要求3所述低渗透性煤层井下低压液态CO2置换CH4测试装置，其特征在于：所述吸附解吸槽与流量计(6)及真空泵(8)之间的管路通过第二三通阀(14)连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN113959896A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-21 | 中国石油大学(北京) | 模拟二氧化碳置换煤层中甲烷的方法及其装置 |
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2020
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