用于研究煤岩渗透率的模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于研究煤岩渗透率的模拟装置和方法。模拟装置包括：应力加载腔；密封套，构造成用于设置所述煤岩的密封腔；流体容器，与所述密封腔连通；以及应力加载轴，其设置在所述应力加载腔中，并构造成经挤压所述密封套而对所述煤岩施加应力。该模拟装置可以使在研究煤岩渗透率时更为接近地层中的实际情况。而且模拟应力各向异性条件下分别定量化测量排采过程中基质解吸收缩、裂隙闭合及其综合对渗透率变化影响，从而能够实现模拟测量煤岩各向渗透率及其随排采过程中孔隙压力降低而变化的动态过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤岩开采研究
，特别地涉及一种用于研究煤岩渗透率的模拟装置及方法。
技术介绍
由于煤层气开采具有复杂性，而且开采过程中逐渐显现出诸多问题，因此合理模拟和认知储层中的解吸、扩散和渗流过程是实现煤层气高效开采的关键。现有中通常通过研究煤岩渗透率来进行煤层气开采研究。目前，一种用于研究煤岩渗透率的模拟装置包括用于设置煤岩的应力加载腔，与应力加载腔连通的流体容器，以及设置在应力加载腔中的应力加载轴。当需要测量煤岩的渗透率时，先通过应力加载轴对煤岩进行加压，然后通过流体容器向应力加载腔中加入流体。但是，在应力加载腔中设有用于移动的应力加载轴后，容易导致应力加载腔的密封效果较差。即，容易影响煤岩的密封环境。因此，如何解决现有的应力加载腔的密封性较差的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于研究煤岩渗透率的模拟装置，在煤岩的周围设有密封套，从而能够提高煤岩所处环境的密闭性，进而提高模拟煤岩渗透率时的真实性。本专利技术的用于研究煤岩渗透率的模拟装置，包括：应力加载腔；密封套，构造成用于设置所述煤岩的密封腔；流体容器，用于盛放流体并通过流体管路与所述密封腔连通；以及应力加载轴，其设置在所述应力加载腔中，并构造成经挤压所述密封套而对所述煤岩施加应力。在一个实施例中，所述密封套包括相对的两端成敞口的本体，以及设置在所述本体的敞口处的承压体，其中所述承压体经挤压后而与所述本体间形成密封。在一个实施例中，所述应力加载轴包括设置在所述本体的敞口端处的X向轴，其中所述承压体固定在所述X向轴上。在一个实施例中，在所述应力加载腔中设有用于支撑所述本体的加载通道，并且在所述加载通道中设有所述应力加载轴。在一个实施例中，所述加载通道包括分别抵接在所述本体的外侧的Y向加载通道和Z向加载通道，以及卡接在所述本体的敞口端的X向加载通道。在一个实施例中，所述Y向加载通道和Z向加载通道与对应的应力加载轴的外端部之间形成用于推动应力加载轴的液压腔，而所述X向加载通道与对应的应力加载轴的侧部形成用于推动应力加载轴的液压腔。在一个实施例中，还包括设置在所述流体管路上用于为煤岩的孔隙度测量、吸附量测量和扩散系数测量提供标准的标准容器，以及用于缓冲气体的缓冲容器，其中所述流体管路贯穿所述应力加载轴而与所述煤岩连通。在一个实施例中，还包括用于对所述密封腔抽真空的真空泵、与所述密封腔连通的气水分离器和气体流量计，以及用于控制所述密封腔内的温度的温度控制器。本专利技术的根据上述中任一项所述的模拟装置来研究煤岩渗透率的方法，包括：步骤一，将煤岩放入密封腔中，并完成实验准备工作；步骤二，向所述密封腔中注入需测量气体至压力P，并使所述煤岩平衡吸附时间超过24小时；步骤三，降低所述密封腔中的压力至P0，并测量煤岩的初始渗透量K0；步骤四，使所述密封腔中的压力从P0降低至Pb，并使所述密封腔与外界连通，待2-10分钟后测量煤岩的渗透量Kb，待24小时以后或出口无气体时再次测量煤岩的渗透量Kb′；步骤五，根据实验数据研究煤岩的渗透率。在一个实施例中，在压力为Pb时，煤岩的渗透率综合影响因子δ＝Kb′/K0；在压力降低过程中，裂缝闭合引起的渗透率变化影响因子δf＝Kb/K0；在压力降低过程中，煤岩吸附气体解吸时引起的渗透率变化影响因子δd＝(Kb′-Kb)/K0。在一个实施例中，重复步骤二至五至少一次，其中在每次操作过程中压力Pb均不同。相对于现有技术，本专利技术的模拟装置能够为煤岩提供更加良好的密封环境。这样，可以使在研究煤岩渗透率时更为接近地层中的实际情况，从而使该模拟装置能够与地层的实际情况相接近。而且能够实现在模拟储层条件下利用三向加载轴来模拟应力各向异性条件下分别定量化测量排采过程中基质解吸收缩、裂隙闭合及其综合对渗透率变化影响，从而能够实现模拟测量煤岩各向渗透率及其随排采过程中孔隙压力降低而变化的动态过程。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。图1是本专利技术的用于研究煤岩渗透率的模拟装置的结构示意图。图2本专利技术中的应力加载腔的内部结构示意图。图3是图2的A-A剖视图。图4是图2的B部局部示意图。图5是X向的渗透率变化情况。图6是Y向的渗透率变化情况。图7是Z向的渗透率变化情况。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1和图2所示，本专利技术的用于研究煤岩渗透率的模拟装置包括用于盛放煤岩106的应力加载腔1，以及分别设置在应力加载腔1中的密封套105和应力加载轴。密封套105形成用于设置煤岩106的密封腔，以能够模拟煤岩106在处于密封状态下的渗透率。应力加载轴经挤压密封套105而对煤岩106施加应力，从而模拟煤岩106在有地层压力时的渗透率。通过上述方式设置，可以使煤岩所处的环境密封性较好，在研究煤岩106渗透率时更为接近地层中的实际情况，从而使该模拟装置能够与地层的实际情况相接近。在一个实施例中，如图2和图3所示，应力加载轴包括三向正交的X向轴101、Y向轴109和Z向轴103。其中，X向轴101、Y向轴109和Z向轴103各设有两个。两个X向轴101相对设置，分别位于煤岩106的两侧。两个Y向轴109也为相对设置，也分别位于煤岩106的两侧。两个Z向轴103也相对设置，并分别位于煤岩106的两侧。通过上述结构，能够实现在模拟储层条件下利用三向加载轴来模拟应力各向异性条件下分别定量化测量排采过程中基质解吸收缩、裂隙闭合及其综合对渗透率变化影响，从而能够实现模拟测量煤岩106各向渗透率及其随排采过程中孔隙压力降低而变化的动态过程。进一步地，在应力加载腔1中还设有用于引导应力加载轴的加载通道。这样，可以通过加载通道为应力加载轴提供一定的支撑力，同时减少应力加载轴在运动过程中发生跑偏的可能性，而且还可以在加载通道与应力加载轴之间形成液压腔。这样可以通过手动加压泵2向液压腔中注入液体来推动应力加载轴运动。如此设置，结构简单、安装方便、省事省力。当应力加载轴包括X向轴101、Y向轴109和Z向轴103时，加载通道同时包括用于引导X向轴101的X向加载通道102、用于引导Y向轴109的Y向加载通道110，以及用于引导Z向轴103的Z向加载通道104。其中，X向轴101的侧壁与X向加载通道102的侧壁之间形成液压腔107。Y向轴109的端部与Y向加载通道110的端部之间形成液压腔111。Z向轴103的端部与Z向加载通道104的端部之间形成液压腔108。如此设置，结构简单，便于组装应力加载轴。在一个例子中，当需要安装应力加载轴时，先将两个Y向轴109均从应力加载腔1的内部安装在应力Y向加载通道110内。其次，将两个Z向轴103分别从应力加载腔1的外侧安装在Z向加载通道104内，并通过挡板将用于安装Z向轴103的安装口封堵。然后，先安装一个X向轴101，并将煤岩106放入应力加载腔1中。最后，将另外一个X向轴101卡接在密封套105中，并将X向挡板安装在应力加载腔1上。在安装好X向轴101时，两个X向轴101可以均伸出应力加载腔1，以便于通过X向轴101调节煤岩106在X向的位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于研究煤岩渗透率的模拟装置，包括：应力加载腔；密封套，构造成用于设置所述煤岩的密封腔；流体容器，用于盛放流体并通过流体管路与所述密封腔连通；以及应力加载轴，其设置在所述应力加载腔中，并构造成经挤压所述密封套而对所述煤岩施加应力。

【技术特征摘要】
1.一种用于研究煤岩渗透率的模拟装置，包括：应力加载腔；密封套，构造成用于设置所述煤岩的密封腔；流体容器，用于盛放流体并通过流体管路与所述密封腔连通；以及应力加载轴，其设置在所述应力加载腔中，并构造成经挤压所述密封套而对所述煤岩施加应力。2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述密封套包括相对的两端成敞口的本体，以及设置在所述本体的敞口处的承压体，其中所述承压体经挤压后而与所述本体间形成密封。3.根据权利要求2所述的模拟装置，其特征在于，所述应力加载轴包括设置在所述本体的敞口端处的X向轴，其中所述承压体固定在所述X向轴上。4.根据权利要求2或3所述的模拟装置，其特征在于，在所述应力加载腔中设有用于支撑所述本体的加载通道，并且在所述加载通道中设有所述应力加载轴。5.根据权利要求4所述的模拟装置，其特征在于，所述加载通道包括分别抵接在所述本体的外侧的Y向加载通道和Z向加载通道，以及卡接在所述本体的敞口端的X向加载通道。6.根据权利要求5所述的模拟装置，其特征在于，所述Y向加载通道和Z向加载通道与对应的应力加载轴的外端部之间形成用于推动应力加载轴的液压腔，而所述X向加载通道与对应的应力加载轴的侧部形成用于推动应力加载轴的液压腔。7.根据权利要求1-6中任一项所述的模拟装置，其特征在于，还包括设置在所述流体管路上用于为煤岩的孔隙度测量、...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯文奇，石在虹，张汝生，谢先平，牛骏，李鑫，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11