一种模拟CO2驱置煤层CH4及气体非线性渗流装置

本发明涉及模拟实验装置，尤其涉及一种模拟co2驱置煤层ch4及气体非线性渗流装置。

背景技术：

1、随着煤层开采深度的逐年增加，一部分开采矿井转变为高瓦斯/突出矿井，另一部分深部煤层转变为不可开采煤层。针对上述现状，co2驱置煤层ch4应运而生，既可提高煤层瓦斯采收率，有效降低开采矿井瓦斯灾害事故，减少排放对环境的污染；也可实现深部不可开采煤层co2封存，也能推进我国能源转型。深部煤层存在地应力高、瓦斯压力大、地温高等特点，这些基本特征严重影响着co2/ch4在煤层内的运移，最终影响着瓦斯抽采和co2封存效果。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种模拟co2驱置煤层ch4及气体非线性渗流装置，解决煤层对气体的吸附(co2封存)、co2驱置煤层ch4规律和多组分气体在煤体内的运移过程等未知的问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模拟co2驱置煤层ch4及气体非线性渗流装置，包括深部煤层环境模拟系统、气源恒压控制装置、背压装置、真空装置、气体收集装置、数据采集装置。

3、所述深部煤层环境模拟系统包括夹持器骨架、手摇泵、压力表一和压力传感器三，所述夹持器骨架外套设有温度控制装置，所述夹持器骨架内开有腔室，所述腔室内设置有胶套，所述胶套两端对称设置有一对煤体接触端头，一对所述煤体接触端头自由端抵接有带螺纹端头，所述腔室通过水管一连通所述手摇泵，所述水管一上设置阀门四，所述压力表一用于检测所述腔室内压力，所述压力传感器三用于检测所述胶套内压力，所述手摇泵、压力表和压力传感器三设置在所述温度控制装置外。

4、所述气源恒压供给装置包括气瓶，所述气瓶通过气管一连通有气体增压泵，所述气体增压泵通过气管二连通有高压容器，所述气体增压泵连通有用于提供动力的空气压缩机，所述气管二上设置有阀门一，所述高压容器外设置有用于检测其内部压力的压力表三，所述高压容器通过气管三连通有调压阀，所述气管三上设置有阀门二，所述调压阀自由端和所述深部煤层环境模拟系统连通。

5、所述背压装置包括缓冲罐，所述缓冲罐通过水管二和所述手摇泵连通，所述水管二上设置有阀门五，所述缓冲罐连接有压力表二和回压阀。

6、所述真空装置包括真空泵，所述真空泵和通过气管四和所述深部煤层环境模拟系统连通，所述气管四上设置有阀门八，所述胶套两端分别设置有气管五和气管六，所述气管五和气管六分别和所述气管四连通，所述气管五上设置有阀门三、ch4质量流量计一、co2质量流量计一和压力传感器二，所述气管六上设置有阀门六、ch4质量流量计二、co2质量流量计二和压力传感器一。

7、所述气体收集装置包括尾气回收箱，所述尾气回收箱通过气管七和所述气管五和气管六连通，所述气管七上设置有阀门九。

8、所述数据采集装置包括数据采集仪和气相色谱仪，所述数据采集仪分别和所述压力传感器二、压力传感器三、ch4质量流量计一、ch4质量流量计二、co2质量流量计一、co2质量流量计二和压力传感器一数据连接，所述气相色谱仪和所述深部煤层环境模拟系统通过气管八连接，所述气管八上设置有阀门七。

9、优选地，所述压力传感器三下方接有三通。

10、优选地，所述胶套侧壁开有若干测压口。

11、优选地，所述与煤体接触端头的端面开有若干凹槽。

12、本技术方案的原理及有益效果：

13、该实验装置主要包括气源供给装置、气体压力控制装置、深部煤层环境模拟系统、背压装置、气体收集装置、压力流量等数据采集装置。该装置能够模拟深部煤层高应力、高地温、高瓦斯的地质特征，解决煤层对气体的吸附(co2封存)、co2驱置煤层ch4规律和多组分气体在煤体内的运移过程等未知的问题。

技术特征：

1.一种模拟co2驱置煤层ch4及气体非线性渗流装置，其特征在于：包括深部煤层环境模拟系统、气源恒压控制装置、背压装置、真空装置、气体收集装置、数据采集装置；

2.根据权利要求1所述的一种模拟co2驱置煤层ch4及气体非线性渗流装置，其特征在于：所述压力传感器三(17)下方接有三通。

3.根据权利要求1所述的一种模拟co2驱置煤层ch4及气体非线性渗流装置，其特征在于：所述胶套(19)侧壁开有若干测压口(38)。

4.根据权利要求1所述的一种模拟co2驱置煤层ch4及气体非线性渗流装置，其特征在于：所述与煤体接触端头的端面开有若干凹槽(39)。

技术总结本发明公开了一种模拟CO<subgt;2</subgt;驱置煤层CH<subgt;4</subgt;及气体非线性渗流装置，包括深部煤层环境模拟系统、气源恒压控制装置、背压装置、真空装置、气体收集装置、数据采集装置，深部煤层环境模拟系统包括夹持器骨架、手摇泵、压力表一和压力传感器三，夹持器骨架外套设有温度控制装置，夹持器骨架内开有腔室，腔室内设置有胶套，胶套两端对称设置有一对煤体接触端头，一对煤体接触端头自由端抵接有带螺纹端头，腔室通过水管一连通手摇泵，水管一上设置阀门四，压力表一用于检测腔室内压力，压力传感器三用于检测胶套内压力。解决煤层对气体的吸附(CO<subgt;2</subgt;封存)、CO<subgt;2</subgt;驱置煤层CH<subgt;4</subgt;规律和多组分气体在煤体内的运移过程等未知的问题。技术研发人员：程小蛟,文虎,樊世星,刘文永,米万升,柳博聪,郭军,李日军,郝健池受保护的技术使用者：西安科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25