真三軸環(huán)境下煤巖滲透率的檢測(cè)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天然氣開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種真三軸環(huán)境下煤巖滲透率的檢測(cè)方法 及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國(guó)是世界煤炭生產(chǎn)大國(guó)，煤層氣相應(yīng)的儲(chǔ)藏量巨大，儲(chǔ)藏量和天然氣基本一樣。 其基本成分是甲烷。天然氣除了是廉價(jià)的化工原料外，還主要作為燃料使用，不僅作為居民 的生活燃料，而且還被用作汽車、船舶、飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具的燃料。由于煤層氣熱值高，燃 燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染少，被認(rèn)為是優(yōu)質(zhì)潔凈燃料。
[0003] 隨著近年來中國(guó)的石油和天然氣開采業(yè)發(fā)展迅速，開發(fā)和利用非常規(guī)天然氣已經(jīng) 成了我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)，但在開采的過程中，如何提高煤層瓦抽采率和利用率是一直是石 油及煤炭行業(yè)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，由于我國(guó)地質(zhì)條件非常復(fù)雜，在非常規(guī)天然氣開采領(lǐng)域受到 了一定的限制，而煤巖滲透率是反映煤巖中流體運(yùn)移難易程度的標(biāo)志，因此如何準(zhǔn)確測(cè)量 出煤巖滲透率對(duì)于煤層氣利用、瓦斯抽采系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要意義。但是，目前現(xiàn)有技術(shù)中煤 巖滲透率測(cè)量存在以下問題：（1)測(cè)量裝置無圍壓且密封困難、測(cè)漏困難。（2)加圍壓情況 下試件加工要求精度高加工困難。（3)測(cè)試過程中受外界影溫度響較大。（4)出口端直接 通大氣測(cè)量誤差大，壓力可變范圍小。（5)不能模擬三維應(yīng)力條件下煤巖體深部滲透情況。 因此需要亟需一種新的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖滲透率的準(zhǔn)確測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種真三軸環(huán)境下煤巖滲透率的檢測(cè)方法及裝置，以解決 上述問題。
[0005] 本發(fā)明提供的真三軸環(huán)境下煤巖滲透率的檢測(cè)方法，包括
[0006] a.將待測(cè)煤巖樣品放入反力裝置中，并對(duì)其密封；
[0007] b.對(duì)待測(cè)煤巖樣品進(jìn)行加壓，并向待測(cè)煤巖樣品充氣，
[0008] C.待壓力穩(wěn)定后，采集壓力參數(shù)和在壓力狀態(tài)下的流量參數(shù)；
[0009] d.根據(jù)壓力參數(shù)和流量參數(shù)計(jì)算待測(cè)煤巖樣品的滲透率。
[0010] 進(jìn)一步，所述步驟b中還包括：通過對(duì)液壓油缸充液，推動(dòng)擋塊移動(dòng)對(duì)待測(cè)煤巖樣 品加壓，并通過壓力氣瓶向待測(cè)煤巖樣品充氣。
[0011] 進(jìn)一步，所述步驟d還包括通過如下公式計(jì)算待測(cè)煤巖樣品的滲透率：
[0012]
[0013] 其中，K為煤的實(shí)測(cè)滲透率，Q。為氣體流量，P。--大氣壓力，Pi為入口壓力，P2為 出口壓力，Pm為三軸圍壓壓力，F(xiàn)為滲透有效面積，L為煤體試件長(zhǎng)度，b為氣體克林伯格系 數(shù)。
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟c還包括采用單位時(shí)間氣體體積測(cè)量方法進(jìn)行流量測(cè)量，具體 包括：間隔測(cè)量直至流量穩(wěn)定，當(dāng)連續(xù)讀取三次滲透氣體體積量相等時(shí)，將滲流氣體體積作 為氣體流量計(jì)算。
[0015] 進(jìn)一步，將量管和容量瓶的液面調(diào)整至同一水平線，記錄量管的液面刻度，待流量 穩(wěn)定后進(jìn)行二次記錄，兩次記錄之差即為滲流氣體體積。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種真三軸環(huán)境下煤巖滲透率的檢測(cè)裝置，包括氣體輸入單元、 用于模擬地應(yīng)力狀態(tài)的加壓?jiǎn)卧?、用于采集壓力參?shù)和流量參數(shù)的采集單元、進(jìn)出氣管路 單元和用于計(jì)算煤巖滲透率的測(cè)量單元；所述加壓?jiǎn)卧ㄓ糜诜胖么郎y(cè)煤巖樣品并加載 壓力的加壓裝置和用于對(duì)加壓裝置進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)裝置，所述加壓裝置通過進(jìn)出 氣管路單元分別與氣體輸入單元和采集單元連接，所述采集單元與測(cè)量單元連接。
[0017] 進(jìn)一步，所述加壓裝置包括油泵、油缸和用于作為油缸載體的反力裝置，所述油缸 固定于反力裝置，所述油泵與油缸連接。
[0018] 進(jìn)一步，所述壓力調(diào)節(jié)裝置包括出口壓力調(diào)節(jié)器、入口壓力調(diào)節(jié)器和壓力控制器。
[0019] 進(jìn)一步，所述采集單元包括壓力采集模塊和流量采集模塊，所述壓力采集模塊用 于采集待測(cè)煤巖樣品進(jìn)出口氣體壓力。
[0020] 進(jìn)一步，所述流量采集模塊包括流量計(jì)、量管和容量瓶。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用三向加壓裝置以及封閉容器結(jié)構(gòu)，直觀的模擬三 維地應(yīng)力，通過調(diào)節(jié)壓力數(shù)值進(jìn)行不同三軸地應(yīng)力下煤巖滲透率的檢測(cè)，并且能夠測(cè)量不 同吸附狀態(tài)，不同間隙氣壓，不同溫度的滲透率變化情況，為瓦斯與天然氣開發(fā)提供技術(shù)數(shù) 據(jù)支持，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、使用靈活、體積較小、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0023] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明的反力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖 2是本發(fā)明的反力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖.
[0026] 本發(fā)明提供的真三軸環(huán)境下煤巖滲透率的檢測(cè)方法，包括
[0027]a.將待測(cè)煤巖樣品放入反力裝置中，并對(duì)其密封；
[0028] b.對(duì)待測(cè)煤巖樣品進(jìn)行加壓，并向待測(cè)煤巖樣品充氣，
[0029]c.待壓力穩(wěn)定后，采集壓力參數(shù)和在壓力狀態(tài)下的流量參數(shù)；
[0030]d.根據(jù)壓力參數(shù)和流量參數(shù)計(jì)算待測(cè)煤巖樣品的滲透率。
[0031] 通過獲取反力裝置中進(jìn)出口氣體壓力，同時(shí)獲取真三軸加壓設(shè)備加壓壓力以及滲 流氣體流量。利用采集的壓力參數(shù)和流量值，計(jì)算出該壓力狀態(tài)下的滲透率。該方法操作 簡(jiǎn)單、穩(wěn)定測(cè)試成本低，加工要求低。
[0032] 在本實(shí)施例中，所述步驟b中還包括：通過對(duì)液壓油缸充液，推動(dòng)擋塊移動(dòng)對(duì)待測(cè) 煤巖樣品加壓，并通過壓力氣瓶向待測(cè)煤巖樣品充氣。
[0033] 所述步驟d還包括根據(jù)采集的壓力參數(shù)和流量值，通過如下公式計(jì)算待測(cè)煤巖樣 品的滲透率：
[0034]
[0035] 其中，K為煤的實(shí)測(cè)滲透率，Q。為氣體流量，P。--大氣壓力，Pi為入口壓力，P2為 出口壓力，Pm為三軸圍壓壓力，F(xiàn)為滲透有效面積，L為煤體試件長(zhǎng)度，b為氣體克林伯格系 數(shù)。
[0036] 在本實(shí)施例中，步驟c還包括采用單位時(shí)間氣體體積測(cè)量方法進(jìn)行流量測(cè)量，具 體包括：間隔測(cè)量直至流量穩(wěn)定，當(dāng)連續(xù)讀取三次滲透氣體體積量相等時(shí)，將滲流氣體體積 作為氣體流量計(jì)算。優(yōu)選地，開始時(shí)每隔5分鐘測(cè)量一次，直至流量穩(wěn)定，在讀取3次滲透 氣體體積量相等時(shí)，作為滲流氣體體積進(jìn)行氣體流量計(jì)算。讀數(shù)時(shí)先使量管和容