大孔隙煤岩体二氧化碳驱替瓦斯过程动态分析方法

摘要

本发明提供一种大孔隙煤岩体二氧化碳驱替瓦斯过程动态分析方法，该方法包括如下步骤：S1、将待测煤岩体试件放入大孔隙煤岩体二氧化碳驱替瓦斯过程动态分析装置内，连接好收集相应参数的数据线接头并密封固定；S2、设定装置中相应的分析参数；S3、从驱替进管的入口注入甲烷气体，使待测煤岩体试件达到吸附饱和状态，再在驱替进管的入口注入二氧化碳气体，通过核磁成像和T₂谱图来分析二氧化碳驱替甲烷的动态过程；S4、监测驱替进管和驱替出管内的气体压力和气体量，通过计算机记录相应的数据与图像；S5、在达到设定的驱替时间和驱替效果后，对记录的数据和图像进行处理。本发明可以进行高温高压条件下大孔隙煤岩体二氧化碳驱替瓦斯效果评价分析。

主权项

大孔隙煤岩体二氧化碳驱替瓦斯过程动态分析方法，其特征在于，在该方法中采用了一种大孔隙煤岩体二氧化碳驱替瓦斯过程动态分析装置，所述大孔隙煤岩体二氧化碳驱替瓦斯过程动态分析装置包括：中空的环形夹持器本体(1)，所述夹持器本体(1)的侧表面围设有保温层(2)，所述保温层(2)的部分侧表面围设有核磁共振线圈(3)；所述夹持器本体(1)的空腔内设有中空的环形胶套(4)，所述环形胶套(4)的空腔上部设有与空腔内壁紧密配合的上顶头(5)，所述环形胶套(4)的空腔下部设有与空腔内壁紧密配合的下顶头(6)，所述环形胶套(4)的内壁、上顶头(5)和下顶头(6)共同围成有可放置待测煤岩体试件(100)的空间；所述环形胶套(4)的空腔上部设有与上顶头(5)接触的上堵头(7)，所述环形胶套(4)的空腔下部设有与下顶头(6)接触的下堵头(8)，所述环形胶套(4)的上端还设有将环形胶套(4)与上堵头(7)紧密卡接的上密封卡套(9)，所述环形胶套(4)的下端还设有将环形胶套(4)与下堵头(8)紧密卡接的下密封卡套(10)，所述下堵头(8)上设有将下堵头(8)下端部罩设在夹持器本体(1)下表面的下堵头固定端(11)，所述上堵头(7)的上部侧表面围设有将上堵头(7)固定在夹持器本体(1)上部的上堵头密封端(12)，所述上顶头(5)和上堵头(7)上贯通设有驱替进管(13)，所述下顶头(6)、下堵头(8)和下堵头固定端(11)上贯通设有驱替出管(14)，所述夹持器本体(1)的空腔内壁上嵌设有加热层(15)，所述加热层(15)、夹持器本体(1)的空腔内壁及上堵头密封端(12)与所述上堵头(7)、环形胶套(4)及下堵头(8)之间共同构成一个环形的围压腔室(16)；所述夹持器本体(1)的上部设有与围压腔室(16)连通的进油管(17)和与加热层(15)连通的加热层出油管(18)，所述夹持器本体(1)的下部设有与围压腔室(16)连通的卸油管(19)和与加热层(15)连通的加热层进油管(20)，且所述夹持器本体(1)的下部还设有数据线接头(21)和用于检测围压腔室(16)内温度的温度传感器(22)；该方法包括如下步骤：S1、将待测煤岩体试件(100)放入所述环形胶套(4)的内壁、上顶头(5)和下顶头(6)共同围成的空间内，连接好收集相应参数的数据线接头(21)，并密封和固定好所述大孔隙煤岩体二氧化碳驱替瓦斯过程动态分析装置；S2、设定所述围压腔室(16)内的围压为0～25MPa，温度为0～100℃，所述待测煤岩体试件(100)的轴压为0～60KN，所述驱替进管(13)内的驱替压力为0～22MPa，所述驱替出管(14)内的驱替压力为0～22MPa；S3、从所述驱替进管(13)的入口注入甲烷气体，使待测煤岩体试件(100)达到吸附饱和状态，再在驱替进管(13)的入口注入二氧化碳气体，由于包括¹H、³He、¹³C、¹⁹F、³¹P和¹²⁹Xe在内的原子核带电的缘故，具有自旋角动量，在磁性状态下发生核磁共振，利用核磁共振仪对甲烷里的氢原子敏感性高而对二氧化碳不敏感的特性，通过核磁成像和T₂谱图来分析二氧化碳驱替甲烷的动态过程；S4、监测所述驱替进管(13)和驱替出管(14)内的气体压力和气体量，通过计算机记录进出口气体压力和出口流量、T₂谱图与截面图像；S5、根据设定的实验方案，在达到设定的驱替效果后，对记录的数据和图像进行处理，得到不同条件下待测煤岩体试件(100)内部驱替过程中瓦斯动态分布特征。