專利名稱：注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤巖溶蝕性實驗技術(shù)，尤其涉及一種注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置及檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求越來越大，煤層氣作為一種新型的潔凈能源越來越受到人們的關(guān)注。要把煤層氣開發(fā)出來，一方面需要有豐富的煤層氣資源，另一方面就是要有比較暢通的裂隙通道。我國煤層氣資源量非常大，埋深2000m以淺的約為 36. 8萬億m3，埋深2000-4000m范圍的約為50萬億m3，由于開采成本以及開采技術(shù)的限制， 最近幾十年的開采范圍主要集中在800m以淺的淺部煤層，大于800m的深部煤層中的煤層氣由于成本及技術(shù)限制短期內(nèi)難于利用，但是二氧化碳置換甲烷這項技術(shù)的出現(xiàn)為開發(fā)深煤層中的煤層氣提供了技術(shù)支撐。在同樣的溫度、壓力條件下，二氧化碳的吸附能力強于甲烷，因此注二氧化碳來提高甲烷的采收率越來越受到人們的廣泛關(guān)注。二氧化碳注入煤層后，二氧化碳會與煤層中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成煤層中水的 PH值發(fā)生變化，打破原有的化學(xué)平衡，因煤中含有粘土礦物、碳酸鹽礦物、硅酸鹽礦物以及煤處于地下不同的PH值、溫度環(huán)境，造成注二氧化碳過程中會對這些粘土礦物等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于在化學(xué)反應(yīng)過程中會出現(xiàn)一些溶蝕、結(jié)晶以及重結(jié)晶等現(xiàn)象，因此化學(xué)反應(yīng)結(jié)果在一定程度上會引起煤儲層裂隙的變化，為了查明注二氧化碳過程中粘土礦物、碳酸鹽礦物、硅酸鹽礦物的含量、PH值、溫度、礦物成分等與二氧化碳反應(yīng)后對裂隙的影響，減少工程施工的盲目性，因此，亟需研制一種裝置和測試工藝，能針對不同的煤儲層條件、水文地質(zhì)條件，模擬儲層的各種條件，進行注二氧化碳對煤巖的溶蝕進行準(zhǔn)確測試，以便為不同儲層條件的注二氧化碳工藝參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)?，F(xiàn)有技術(shù)中還沒有類似的測試裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能對不同溫度、時間、粘土含量、礦物質(zhì)含量和/或PH情況下二氧化碳對樣品的侵蝕性進行檢測和分析的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置及檢測方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，包括樣品缸，所述樣品缸設(shè)有軸壓加載裝置和圍壓加載裝置，所述樣品缸的一側(cè)連接有進口氣液管線、另一側(cè)連接有出口氣液管線，所述進口氣液管線和出口氣液管線分別設(shè)有閥門、壓力表和流量計；所述進口氣液管線連接有高壓水泵和高壓氣泵，所述高壓水泵的進口與反應(yīng)液池連接，所述高壓氣泵的進口與二氧化碳氣罐連接；所述出口氣液管線連接有廢液池和橡膠氣囊；所述樣品缸的內(nèi)壁設(shè)有壓力檢測裝置。
本發(fā)明的上述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置實現(xiàn)注二氧化碳對煤巖溶蝕性檢測的方法，包括步驟A、將實驗用的樣品裝于樣品缸內(nèi)，并按設(shè)定值對樣品進行軸壓加載和圍壓加載， 并通過高壓氣泵向樣品缸注入高壓氣體，并封閉一段時間，檢驗實驗裝置的氣密性良好，并將樣品缸的溫度調(diào)到實驗要求的溫度；B、進行反應(yīng)液的反應(yīng)與滲透性測試,具體包括首先，通過高壓水泵將配置好的反應(yīng)液注入到樣品缸中，直到樣品缸出口端有較多的液體流出時，關(guān)閉高壓水泵及樣品缸進口氣液管線和出口氣液管線的閥門，使所述反應(yīng)液和樣品充分反應(yīng)；
反應(yīng)一段時間后，通過高壓水泵向樣品缸注水，進行滲透性測試；之后，再重復(fù)注入反應(yīng)液進行反應(yīng)和注入水進行滲透性測試，如此反復(fù)多次；C、進行二氧化碳的反應(yīng)與滲透性測試，具體包括首先，通過高壓氣泵向樣品缸注入二氧化碳，當(dāng)樣品缸出口端有較多氣體流出時， 關(guān)閉高壓氣泵及樣品缸進口氣液管線和出口氣液管線的閥門，使所述二氧化碳與樣品充分反應(yīng);反應(yīng)一段時間后，通過高壓水泵向樣品缸注水，進行滲透性測試；之后，再重復(fù)注入二氧化碳進行反應(yīng)和注入水進行滲透性測試，如此反復(fù)多次；D、進行注二氧化碳對煤巖溶蝕性數(shù)據(jù)的分析。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置及檢測方法，由于包括樣品缸，樣品缸設(shè)有軸壓加載裝置和圍壓加載裝置，樣品缸的一側(cè)連接有進口氣液管線、另一側(cè)連接有出口氣液管線，進口氣液管線和出口氣液管線分別設(shè)有閥門、壓力表和流量計；進口氣液管線連接有高壓水泵和高壓氣泵，高壓水泵的進口與反應(yīng)液池連接，高壓氣泵的進口與二氧化碳氣罐連接；出口氣液管線連接有廢液池和橡膠氣囊；樣品缸的內(nèi)壁設(shè)有壓力檢測裝置?？梢赃M行反應(yīng)液的反應(yīng)與滲透性測試和二氧化碳的反應(yīng)與滲透性測試，對不同溫度、時間、粘土含量、礦物質(zhì)含量和/或PH情況下二氧化碳對樣品的侵蝕性進行檢測和分析。


圖I為本發(fā)明實施例提供的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中樣品缸與千斤頂、鋼絲繩的安裝狀態(tài)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中樣品缸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中樣品的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 :反應(yīng)液池；2 :高壓水泵；3 :高壓氣泵；4 :二氧化碳氣罐；5 :應(yīng)變片；6 :應(yīng)力加載裝直；7 :樣品缸；8 :恒溫缸；9 :廢液池；10 :橡I父氣囊；11 :閥門；12 :計算機；13 :壓力表；14 :流量計；15 :厚鋼體；16 :樣品缸如壁；17 :樣品缸側(cè)壁；18 :樣品缸后壁；19 :樣品；20 :千斤頂；21 :鋼絲繩。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述。
本發(fā)明的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，其較佳的具體實施方式
是如圖I所示，包括樣品缸，所述樣品缸設(shè)有軸壓加載裝置和圍壓加載裝置，所述樣品缸的一側(cè)連接有進口氣液管線、另一側(cè)連接有出口氣液管線，所述進口氣液管線和出口氣液管線分別設(shè)有閥門、壓力表和流量計； 所述進口氣液管線連接有高壓水泵和高壓氣泵，所述高壓水泵的進口與反應(yīng)液池連接，所述高壓氣泵的進口與二氧化碳氣罐連接；所述出口氣液管線連接有廢液池和橡膠氣囊；所述樣品缸的內(nèi)壁設(shè)有壓力檢測裝置。如圖2、圖3所示，所述樣品缸包括前壁、后壁和側(cè)壁，所述側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面設(shè)有凹槽，所述前壁和后壁的側(cè)緣卡入所述凹槽中；所述軸壓加載裝置包括應(yīng)力加載裝置，所述應(yīng)力加載裝置的加載頭上安裝有厚鋼體，所述厚鋼體的下表面正對所述樣品缸的上口 ；所述圍壓加載裝置包括千斤頂、鋼絲繩，所述千斤頂設(shè)于所述側(cè)壁的外表面，所述鋼絲繩纏繞在所述千斤頂?shù)亩瞬颗c所述前壁和后壁的外表面上。所述圍壓加載裝置可以包括8個千斤頂、兩根鋼絲繩，每個側(cè)壁的外表面的上部和下部分別設(shè)有兩個千斤頂，兩根鋼絲繩分別纏繞在上部4個千斤頂?shù)亩瞬亢拖虏?個千斤頂?shù)亩瞬俊Ｋ銮氨诤秃蟊趯?yīng)所述鋼絲繩的位置設(shè)有溝槽，所述側(cè)壁上對應(yīng)所述溝槽端部的位置設(shè)有通孔，所述鋼絲繩穿過所述通孔纏繞在所述溝槽中。所述樣品缸內(nèi)設(shè)有樣品。如圖4所不,所述樣品的如面和后面對應(yīng)樣品缸如壁和后壁上的溝槽的部位設(shè)有對應(yīng)的溝槽。所述樣品缸與樣品之間及所述前壁和后壁與所述側(cè)壁的凹槽之間分別設(shè)有橡膠墊。所述壓力檢測裝置包括設(shè)于所述樣品缸的內(nèi)壁的應(yīng)變片，所述應(yīng)變片與計算機電連接。所述樣品缸設(shè)于恒溫缸內(nèi)，所述恒溫缸設(shè)有加熱裝置和溫度計。本發(fā)明的上述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置實現(xiàn)注二氧化碳對煤巖溶蝕性檢測的方法，其較佳的具體實施方式
包括步驟A、將實驗用的樣品裝于樣品缸內(nèi)，并按設(shè)定值對樣品進行軸壓加載和圍壓加載， 并通過高壓氣泵向樣品缸注入高壓氣體，并封閉一段時間，檢驗實驗裝置的氣密性良好，并將樣品缸的溫度調(diào)到實驗要求的溫度；B、進行反應(yīng)液的反應(yīng)與滲透性測試,具體包括首先，通過高壓水泵將配置好的反應(yīng)液注入到樣品缸中，直到樣品缸出口端有較多的液體流出時，關(guān)閉高壓水泵及樣品缸進口氣液管線和出口氣液管線的閥門，使所述反應(yīng)液和樣品充分反應(yīng)；反應(yīng)一段時間后，通過高壓水泵向樣品缸注水，進行滲透性測試；之后，再重復(fù)注入反應(yīng)液進行反應(yīng)和注入水進行滲透性測試，如此反復(fù)多次；C、進行二氧化碳的反應(yīng)與滲透性測試，具體包括
首先，通過高壓氣泵向樣品缸注入二氧化碳，當(dāng)樣品缸出口端有較多氣體流出時， 關(guān)閉高壓氣泵及樣品缸進口氣液管線和出口氣液管線的閥門，使所述二氧化碳與樣品充分反應(yīng);反應(yīng)一段時間后，通過高壓水泵向樣品缸注水，進行滲透性測試；之后，再重復(fù)注入二氧化碳進行反應(yīng)和注入水進行滲透性測試，如此反復(fù)多次；D、進行注二氧化碳對煤巖溶蝕性數(shù)據(jù)的分析。所述樣品的配方為石英砂巖+硅酸鹽水泥+碳酸鹽礦物+粘土 +礦物質(zhì)+水，所述粘土、碳酸鹽礦物以及礦物質(zhì)的含量根據(jù)實驗需要進行添加；所述反應(yīng)液根據(jù)實驗需要配置pH值；所述對樣品進行軸壓加載和圍壓加載的值根據(jù)實驗要求確定；所述數(shù)據(jù)的分析包括以下任意一項或多項不同壓力、溫度、時間、粘土含量、礦物質(zhì)含量、pH情況下二氧化碳對樣品的侵蝕性數(shù)據(jù)分析。本發(fā)明針對目前不同煤儲層條件、水文地質(zhì)條件、溫度、PH值等條件下注二氧化碳對煤巖溶蝕不能定量測試的問題，通過還原煤儲層中粘土礦物、碳酸鹽礦物、硅酸鹽礦物的含量、PH值、溫度等條件，通過注入前后滲透率的測試及注入后溶蝕物的收集，能準(zhǔn)確測試不同條件下溶蝕效果的定量表達，為注二氧化碳參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。具體實施例一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括加載系統(tǒng)、樣品缸系統(tǒng)、滲透性測試系統(tǒng)、實驗系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)以及加熱系統(tǒng)等。其中，加載系統(tǒng)主要包括應(yīng)力加載裝置、千斤頂加載裝置以及鋼絲繩等；樣品缸系統(tǒng)主要包括鋼板、橡膠體以及鋼制接頭等；滲透性測試系統(tǒng)主要包括壓力表、流量計以及閥門等；實驗系統(tǒng)主要包括高壓水泵、高壓氣泵、各種管線以及閥門等裝置；監(jiān)測系統(tǒng)主要包括計算機、應(yīng)變片以及電纜等；加熱系統(tǒng)主要包括恒溫缸以及加熱裝置等。下面分別進行詳細描述1、加載系統(tǒng)該系統(tǒng)主要是提供實驗過程中樣品所需要的軸壓以及圍壓。該系統(tǒng)所需要的軸壓由常規(guī)的應(yīng)力加載裝置來實現(xiàn)加壓，實驗過程中只需要將壓力加載至所需壓力即可，為了應(yīng)力加載裝置適應(yīng)于較大的樣品，在加載裝置上安裝厚鋼體增大加載裝置的受力面積。厚鋼體可以通過焊接固定在應(yīng)力加載裝置上，并且厚鋼體下表面要保持水平。厚鋼體剛好可以蓋在樣品上，這樣就可以對樣品施加軸向壓力。實驗時所需的圍壓由自制的裝置來實現(xiàn)，合理設(shè)計千斤頂位置，在調(diào)節(jié)千斤頂?shù)纳档倪^程中，通過計算機監(jiān)測加載應(yīng)力的大小。千斤頂安裝在樣品缸側(cè)壁上，在千斤頂下邊墊有鋼板，進而實現(xiàn)樣品均勻受力。為了避免圍壓加載過程中鋼絲繩對前后側(cè)的樣品造成壩害，在樣品上開出溝槽，使鋼絲繩處于其中。具體千斤頂位于樣品缸側(cè)壁的鋼板上，通過焊接將其固定在側(cè)壁上，每個側(cè)壁有四個千斤頂，共有8個千斤頂，上部的四個千斤頂和下部的四個千斤頂分別通過鋼絲繩環(huán)繞。為了避免鋼絲繩從千斤頂上滑落，可以在千斤頂上方刻出溝槽。
2、樣品缸系統(tǒng)該系統(tǒng)主要是盛放樣品進行試驗。該系統(tǒng)中通過鋼板組成樣品缸，合理設(shè)計鋼板的大小實現(xiàn)加載以及密封的目的。 在樣品缸與樣品之間安裝合適的橡膠墊，使氣體或者液體不能通過樣品缸和樣品之間的空隙。四周的樣品缸壁高于樣品，軸向加載裝置的厚鋼體表面積稍小于樣品上表面積，同時樣品缸前后壁的鋼體在寬度上稍小于樣品，側(cè)向上的樣品缸壁鋼體寬度稍大于樣品寬度，這樣在加載過程中，樣品不會因受到樣品缸限制而不能充分變形。為了確保樣品缸的密封性， 在鋼板與鋼板的連接處，都墊上橡膠墊。制樣過程中樣品要根據(jù)設(shè)計的配比進行制樣。同時應(yīng)該稍作加工，在樣品前后壁刻上溝槽。該系統(tǒng)中樣品缸側(cè)壁寬度大于樣品寬度，樣品缸前壁寬度小于樣品寬度，在側(cè)壁上和前壁對應(yīng)處刻有小凹槽使前壁剛好可以卡在里邊。同時在前壁和側(cè)壁接觸處墊橡膠墊確保密封性。3、滲透性測試系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要是對反應(yīng)前后樣品的滲透性進行測試。該系統(tǒng)是通過高壓水泵注水，通過測試水進入樣品前后的壓力以及流量，測試樣品反應(yīng)前后滲透性的變化，進而得出不同含量的粘土、礦物質(zhì)以及PH情況下二氧化碳對煤巖的溶蝕性。該系統(tǒng)在進水管上依次安裝閥門、壓力表以及流量計，在出水水管上一次安裝流量計、壓力表以及閥門等。4、試驗系統(tǒng)該系統(tǒng)主要是提供試驗所需要的各種液體以及二氧化碳氣體。該系統(tǒng)主要是將不同PH的溶液注入樣品中，確定出該溶液對樣品的溶蝕作用，然后當(dāng)其溶蝕作用很小幾乎可以忽略不記時，在通過該溶液為二氧化碳反應(yīng)提供所需要的環(huán)境，為二氧化碳的反應(yīng)提供條件。高壓氣泵可以提供反應(yīng)所需要的高壓氣體，以便于二氧化碳充分反應(yīng)。同時高壓水泵還可以提供滲透性測試時所需要的較高的水壓。該系統(tǒng)主要是將高壓水泵以及氣泵通過管線和反應(yīng)液池連接起來，最終將管線通過鋼制接頭和樣品缸連接起來。5、監(jiān)測系統(tǒng)該系統(tǒng)主要是測定加載裝置所提供的圍壓。該系統(tǒng)通過應(yīng)變片的變形測定出樣品所受到的圍壓，并將壓力通過電纜傳輸?shù)接嬎銠C，然后可以根據(jù)計算機記錄的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)圍壓系統(tǒng)，使壓力達到實驗所要求的壓力。該系統(tǒng)是將應(yīng)變片分別安裝在樣品缸側(cè)壁和樣品接觸處，然后通過電纜和計算機連接。6、加熱系統(tǒng)該系統(tǒng)主要是提供實驗所需要的溫度。通過加熱系統(tǒng)使恒溫缸保持溫度不變，并可以通過溫度計實時監(jiān)測溫度變化。恒溫缸在樣品缸的外側(cè)，加熱系統(tǒng)可以采用常規(guī)的加熱系統(tǒng)既可以。二、測試工藝主要包括樣品制備以及反應(yīng)液的配置、反應(yīng)液的反應(yīng)與測試、二氧化碳的反應(yīng)與測試、數(shù)據(jù)的分析等。下面進行詳細描述I、樣品的制備 為了準(zhǔn)確確定礦物質(zhì)以及粘土礦物的含量，實驗樣品采用相似材料進行制樣，樣品配方為石英砂巖+硅酸鹽水泥+碳酸鹽礦物+粘土 +礦物質(zhì)+水。其中石英砂巖為高純度的石英砂，粘土礦物、碳酸鹽礦物以及礦物質(zhì)的含量根據(jù)實驗需要進行添加，水的含量應(yīng)該適量，使其混合以后剛好可以良好膠結(jié)。將膠結(jié)好的不同配比的相似材料，通過各種加工設(shè)備將其加工成多組符合試驗要求的規(guī)格的樣品并編號，以備實驗用。同時根據(jù)實驗?zāi)康呐渲貌煌琍H值的反應(yīng)液備用。2、反應(yīng)液的反應(yīng)與測試該操作主要是為了避免反應(yīng)液和二氧化碳同時參加反應(yīng)，對于二氧化碳的溶蝕性難以辨別，通過該操作可以去除反應(yīng)液的反應(yīng)干擾，進而使測出的變化直接反應(yīng)二氧化碳的溶蝕性。連接好實驗儀器，并檢查裝置的氣密性，關(guān)閉各閥門，只打開進氣閥門以及樣品缸進氣口閥門，通過高壓氣泵注入高壓氣體，然后關(guān)閉閥門，壓力在一定時間內(nèi)不下降說明氣密性良好。將恒溫缸的溫度調(diào)到實驗要求的溫度。打開高壓水泵，將配置好的反應(yīng)液注入到樣品缸中，直到樣品缸出口處有較多的液體流出時，關(guān)閉高壓水泵以及樣品缸進出口閥門，使反應(yīng)液和樣品充分反應(yīng)，反應(yīng)一段時間后，用水泵注水進行滲透性測試、記錄。再注入反應(yīng)液進行反應(yīng)，然后進行滲透性測試、記錄，如此反復(fù)直到滲透性幾乎不再發(fā)生變化為止。3、二氧化碳的反應(yīng)與測試該操作是整個實驗的核心，通過該操作可以直接了解到不同粘土含量、礦物質(zhì)、溫度以及PH下，二氧化碳對煤巖的溶蝕性。在該操作中反應(yīng)液已經(jīng)和煤巖充分反應(yīng)，煤巖的滲透性不再發(fā)生變化，此時再通入二氧化碳進行反應(yīng)，反應(yīng)前后樣品滲透性的變化就是二氧化碳在該條件下的溶蝕作用造成的。在該程序中關(guān)閉反應(yīng)液注入閥門，打開二氧化碳注入閥門，當(dāng)樣品缸出口端有較多氣體流出時，關(guān)閉高壓氣泵閥門以及樣品缸進出口閥門，使二氧化碳與樣品充分反應(yīng)，反應(yīng)一段時間后，打開樣品缸進出口閥門，啟動高壓水泵，進行滲透性測試、記錄。再次注入二氧化碳進行反應(yīng)，然后進行滲透性測試、記錄，如此反復(fù)直到滲透性幾乎不再發(fā)生變化為止。4、數(shù)據(jù)的分析不同溫度、時間、粘土含量、礦物質(zhì)以及PH情況下二氧化碳對樣品的侵蝕性試驗。 同一試驗中，對比第二步結(jié)束記錄的數(shù)據(jù)與第三步中不同階段測定的數(shù)據(jù)，進而可以得出在一定條件下，不同的反應(yīng)階段，二氧化碳對煤巖的溶蝕性。通過注入不同PH反應(yīng)液的試驗，可以了解二氧化碳在不同環(huán)境下的對樣品的溶蝕性。通過不同粘土含量以及礦物質(zhì)含量的多組樣品進行試驗可以了解在不同粘土含量以及礦物質(zhì)含量的情況下，二氧化碳對樣品的溶蝕性。本發(fā)明提出了一種模擬二氧化碳在不同溫度、粘土含量、礦物質(zhì)以及PH下，對煤巖溶蝕性的實驗?zāi)M方法。能根據(jù)儲層條件、煤體條件、儲層特征，對注入二氧化碳后對煤的溶蝕效果進行定量測試，減少了工程施工的盲目性，節(jié)省工程成本，提高了效率。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，其特征在于，包括樣品缸，所述樣品缸設(shè)有軸壓加載裝置和圍壓加載裝置，所述樣品缸的一側(cè)連接有進口氣液管線、另一側(cè)連接有出口氣液管線，所述進口氣液管線和出口氣液管線分別設(shè)有閥門、壓力表和流量計；所述進口氣液管線連接有高壓水泵和高壓氣泵，所述高壓水泵的進口與反應(yīng)液池連接，所述高壓氣泵的進口與二氧化碳氣罐連接；所述出口氣液管線連接有廢液池和橡膠氣囊；所述樣品缸的內(nèi)壁設(shè)有壓力檢測裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，其特征在于，所述樣品缸包括前壁、后壁和側(cè)壁，所述側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面設(shè)有凹槽，所述前壁和后壁的側(cè)緣卡入所述凹槽中；所述軸壓加載裝置包括應(yīng)力加載裝置，所述應(yīng)力加載裝置的加載頭上安裝有厚鋼體， 所述厚鋼體的下表面正對所述樣品缸的上口；所述圍壓加載裝置包括千斤頂、鋼絲繩，所述千斤頂設(shè)于所述側(cè)壁的外表面，所述鋼絲繩纏繞在所述千斤頂?shù)亩瞬颗c所述前壁和后壁的外表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，其特征在于，所述圍壓加載裝置包括8個千斤頂、兩根鋼絲繩，每個側(cè)壁的外表面的上部和下部分別設(shè)有兩個千斤頂，兩根鋼絲繩分別纏繞在上部4個千斤頂?shù)亩瞬亢拖虏?個千斤頂?shù)亩瞬俊?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，其特征在于，所述前壁和后壁對應(yīng)所述鋼絲繩的位置設(shè)有溝槽，所述側(cè)壁上對應(yīng)所述溝槽端部的位置設(shè)有通孔， 所述鋼絲繩穿過所述通孔纏繞在所述溝槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，其特征在于，所述樣品缸內(nèi)設(shè)有樣品，所述樣品的前面和后面對應(yīng)前壁和后壁上的溝槽的部位設(shè)有對應(yīng)的溝槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，其特征在于，所述樣品缸與樣品之間及所述前壁和后壁與所述側(cè)壁的凹槽之間分別設(shè)有橡膠墊。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，其特征在于，所述壓力檢測裝置包括設(shè)于所述樣品缸的內(nèi)壁的應(yīng)變片，所述應(yīng)變片與計算機電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置，其特征在于，所述樣品缸設(shè)于恒溫缸內(nèi)，所述恒溫缸設(shè)有加熱裝置和溫度計。
9.一種權(quán)利要求I至8任一項所述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置實現(xiàn)注二氧化碳對煤巖溶蝕性檢測的方法，其特征在于，包括步驟A、將實驗用的樣品裝于樣品缸內(nèi)，并按設(shè)定值對樣品進行軸壓加載和圍壓加載，并通過高壓氣泵向樣品缸注入高壓氣體，并封閉一段時間，檢驗實驗裝置的氣密性良好，并將樣品缸的溫度調(diào)到實驗要求的溫度；B、進行反應(yīng)液的反應(yīng)與滲透性測試,具體包括首先，通過高壓水泵將配置好的反應(yīng)液注入到樣品缸中，直到樣品缸出口端有較多的液體流出時，關(guān)閉高壓水泵及樣品缸進口氣液管線和出口氣液管線的閥門，使所述反應(yīng)液和樣品充分反應(yīng)；反應(yīng)一段時間后，通過高壓水泵向樣品缸注水，進行滲透性測試；之后，再重復(fù)注入反應(yīng)液進行反應(yīng)和注入水進行滲透性測試，如此反復(fù)多次；C、進行二氧化碳的反應(yīng)與滲透性測試，具體包括首先，通過高壓氣泵向樣品缸注入二氧化碳，當(dāng)樣品缸出口端有較多氣體流出時，關(guān)閉高壓氣泵及樣品缸進口氣液管線和出口氣液管線的閥門，使所述二氧化碳與樣品充分反應(yīng)；反應(yīng)一段時間后，通過高壓水泵向樣品缸注水，進行滲透性測試；之后，再重復(fù)注入二氧化碳進行反應(yīng)和注入水進行滲透性測試，如此反復(fù)多次；D、進行注二氧化碳對煤巖溶蝕性數(shù)據(jù)的分析。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的注二氧化碳對煤巖溶蝕性檢測的方法，其特征在于，所述樣品的配方為石英砂巖+硅酸鹽水泥+碳酸鹽礦物+粘土 +礦物質(zhì)+水，所述粘土、碳酸鹽礦物以及礦物質(zhì)的含量根據(jù)實驗需要進行添加；所述反應(yīng)液根據(jù)實驗需要配置PH值；所述對樣品進行軸壓加載和圍壓加載的值根據(jù)實驗要求確定；所述數(shù)據(jù)的分析包括以下任意一項或多項不同壓力、溫度、時間、粘土含量、礦物質(zhì)含量、PH情況下二氧化碳對樣品的侵蝕性數(shù)據(jù)分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種注二氧化碳對煤巖溶蝕性實驗裝置及檢測方法，包括樣品缸，樣品缸設(shè)有軸壓加載裝置和圍壓加載裝置，樣品缸的一側(cè)連接有進口氣液管線、另一側(cè)連接有出口氣液管線，進口氣液管線和出口氣液管線分別設(shè)有閥門、壓力表和流量計；進口氣液管線連接有高壓水泵和高壓氣泵，高壓水泵的進口與反應(yīng)液池連接，高壓氣泵的進口與二氧化碳氣罐連接；出口氣液管線連接有廢液池和橡膠氣囊；樣品缸的內(nèi)壁設(shè)有壓力檢測裝置?？梢赃M行反應(yīng)液的反應(yīng)與滲透性測試和二氧化碳的反應(yīng)與滲透性測試，對不同溫度、時間、粘土含量、礦物質(zhì)含量和/或PH情況下二氧化碳對樣品的侵蝕性進行檢測和分析。
文檔編號G01N13/04GK102621043SQ201210093440
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者倪小明, 葉建平, 王向浩, 王延斌, 王晉 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京), 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司, 河南理工大學(xué)