一种CO2注入与煤层气强化开采地球化学效应模拟试验方法

摘要

本发明公开了一种CO₂注入与煤层气强化开采地球化学效应模拟试验方法，属于煤层气开采领域，由加压系统(1)、升温系统(3)向高压试验容器(2)提供压力和温度，在高压试验容器(2)中模拟深部煤层高温、高压、密封环境，由电气控制及监控系统进行整个试验过程的监测控制，通过液体样品采集系统(5)以及气体样品采集系统(6)完成试验中与试验后试验样品的收集，方法的具体步骤包括：试样装罐、气密性检查、煤岩地球化学反应试验、采集试验中的液体样品、采集试验中的气体样品和试验系统清理。本方法能够在试验室内实现超临界CO₂/H₂O体系与煤岩样品在深部煤层条件下地球化学反应的模拟试验。本方法控温精度高、温度波动性小、安全可靠。

主权项

一种CO₂注入与煤层气强化开采地球化学效应模拟试验方法，其特征在于：由加压系统(1)、升温系统(3)向高压试验容器(2)提供压力和温度，在高压试验容器(2)中模拟深部煤层高温、高压、密封环境，由电气控制及监控系统进行整个试验过程的监控和数据采集、显示、存储，通过液体样品采集系统(5)以及气体样品采集系统(6)完成试验中与试验后试验样品的收集、冷凝、泄压、固液分离、气液分离操作，具体步骤如下：(a)试样装罐：对煤样进行平衡水分或其他的预处理；接通电源，接通氦气高压气瓶(1‑1a)、甲烷高压气瓶(1‑1b)、二氧化碳高压气瓶(1‑1c)、水源(1‑6)、空压机(1‑3)和气液增压泵(1‑5)；打开高压试验容器(2)的螺母，通过支架(8)上的电机，将顶盖(2‑4)提升，将煤样放入筒体(2‑5)内，如在放入过程中，有少量样品漏出，需用脱脂棉将漏出的样品擦拭干净，确保高压试验容器(2)密封面干净，通过支架(8)的电机，将顶盖(2‑4)下降，关闭高压试验容器(2)的螺母，将高压试验容器(2)接入气路；(b)气密性检查：抽真空系统(4)抽真空，打开下出料口(5‑1)，运行控制软件，执行手动操作程序，向高压试验容器(2)注入高纯氦气，清洗高压试验容器(2)；关闭下出料口(5‑1)，继续注入高纯氦气，使高压试验容器(2)压力高于试验最高压力1MPa；设置并调节升温系统(3)，使高压试验容器(2)的温度稳定在试验温度；压力变送器(1‑7)采集高压试验容器(2)的压力数据，压力平稳则视为系统气密性良好；如有漏气现象，打开顶盖(2‑4)，重复(a)步骤；(c)煤岩地球化学反应试验：抽真空系统(4)抽真空，打开下出料口(5‑1)，运行控制软件，执行手动操作程序，向高压试验容器(2)注入少量高纯甲烷，清洗高压试验容器(2)，抽真空系统(4)再抽真空，重复3‑5次，确保高压试验容器(2)内氦气清洗干净；关闭下出料口(5‑1)，设置并调节升温系统(3)，使高压试验容器(2)的温度稳定在试验温度；加压系统(1)向高压试验容器(2)充入甲烷气体，至高压试验容器(2)内压力达到试验设计压力，加压系统(1)停止注入气体，待高压试验容器(2)内压力稳定，加压系统(1)继续向高压试验容器(2)注入甲烷气体，直至高压试验容器(2)内压力稳定在试验设计压力；达到目标压力，且温度稳定后，根据试验设计，加压系统(1)向高压试验容器(2)内注入一定量的反应用水；温度稳定后，向高压试验容器(2)注入二氧化碳，至高压试验容器(2)内压力达到试验设计压力，待压力稳定后，继续向高压试验容器(2)注入反应用水或二氧化碳，使高压试验容器(2)内压力稳定在试验设计压力；启动控制软件自动采集高压试验容器(2)内的时间、压力、温度相关数据，并将数据记录为数据文件；(d)采集试验中的液体样品：关闭阀门十一(5‑4a)，打开下出料口(5‑1)，使样品流入取样管(5‑2)，关闭下出料口(5‑1)，样品泄压，关闭阀门十二(5‑4b)，打开阀门十一(5‑4a)，使样品流入固液分离器(5‑3)；(e)采集试验中的气体样品：关闭阀门十三(6‑7a)和阀门十四(6‑7b)，打开出气口(2‑4‑6)，使气体依次通过冷却器(6‑1)、过滤器(6‑2)、减压阀(6‑3)、气体流量控制器(6‑4)，进入冷凝装置(6‑5)，关闭出气口(2‑4‑6)，关闭阀门十五(6‑7c)，打开阀门十三(6‑7a)和阀门十四(6‑7b)，通过阀门十三(6‑7a)采集气体样品，液体样品流入接收罐(6‑6)；(f)试验系统清理：试验结束后，通过出气口(2‑4‑6)和气体样品采集系统(6)将高压试验容器(2)内气体慢慢泄放；解除气路连接，卸下气体样品采集系统(6)、液体样品采集系统(5)；打开高压试验容器(2)螺母，通过支架(8)上的电机，将顶盖(2‑4)提升；清洗高压试验容器(2)；将筒体(2‑5)翻转90°，取出反应后样品，用细毛刷刷洗筒体(2‑5)；将筒体(2‑5)复位，打开高压试验容器(2)下出料口(5‑1)，从筒体(2‑5)上端注入去离子水清洗。