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原文传递低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量方法

专利名称：	低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量方法
摘要：	本发明公开了一种低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量方法，所述方法是根据煤层气井的试井分析资料获取煤层的初始孔隙平均压力、初始孔隙率；对煤层钻孔取样，进行单轴抗压试验，测定煤样的弹性模量、泊松比；利用低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量装置进行煤样渗透率试验，测得其瓦斯表观渗透率；利用低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量装置进行煤样瓦斯吸附应变试验，测得其最大体积应变、吸附瓦斯常数；计算得到随孔隙平均压力变化的煤样孔隙率及孔隙半径；计算得到随孔隙平均压力变化的煤样瓦斯滑脱系数。本发明方便可靠，易操作，精度高，安全性强，实现了煤层气产出过程中瓦斯动态滑脱系数的精确测量，为实现煤层气开采过程中产能的精准预测提供了重要的理论依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	太原理工大学
发明人：	康天合;张连昆;康健婷;李立功;张晓雨;张润旭
专利状态：	有效
申请日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910946037.6
公开号：	CN110487703A
代理机构：	太原倍智知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	戎文华
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	030024 山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号
主权项：	1.一种低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量方法，其特征在于：所述方法是按下列步骤进行的：（1）根据煤层气井的试井分析资料获取煤层的初始孔隙平均压力、初始孔隙率；（2）对煤层钻孔取样，对煤样进行单轴抗压试验，测定煤样的弹性模量和泊松比；（3）利用低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量装置对煤样进行渗透率试验，设置一定的轴压、围压，通过控制煤样孔隙平均压力模拟煤层气的产出过程，测得随煤样孔隙平均压力变化的煤样瓦斯表观渗透率；（4）利用低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量装置，对煤样进行瓦斯吸附应变试验，测得其最大体积应变、吸附瓦斯常数；（5）根据初始孔隙平均压力、初始孔隙率、弹性模量、泊松比、体积应变系数、吸附瓦斯常数计算得到随煤样孔隙平均压力变化的煤样孔隙率；（6）根据煤样孔隙平均压力、煤样瓦斯表观渗透率、煤样孔隙率、煤样瓦斯滑脱系数的关系式，计算得到随煤样孔隙平均压力变化精确的煤样瓦斯滑脱系数。 2.根据权利要求1所述的低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量方法，其特征在于：所述随煤样孔隙平均压力变化的煤样孔隙率的计算公式为：其中，：随煤样孔隙平均压力变化的煤样孔隙率，无量纲；：煤层初始孔隙率，无量纲；：煤层初始孔隙平均压力，MPa；E：煤样弹性模量，MPa；：煤样泊松比，无量纲；：煤样孔隙平均压力，MPa；：最大体积应变，无量纲；：瓦斯吸附常数，MPa-1。 3.根据权利要求1所述的低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量方法，其特征在于：所述煤样孔隙平均压力、煤样瓦斯表观渗透率、煤样孔隙率、煤样瓦斯滑脱系数的关系式为：其中，：煤样瓦斯表观渗透率，μm2；：随煤样孔隙平均压力变化的煤样瓦斯滑脱系数，μm2;：常数，一般取0.9；：气体动力粘度系数，Pa·s；：普适气体常数，J/(mol·K)；：绝对温度，K；M：分子量，Kg·mol-1。 4.根据权利要求1所述的低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量方法，其特征在于：所述低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量方法的精确测量装置是由煤样渗透率试验部分和瓦斯吸附应变试验部分构成；渗透率试验部分是由轴压系统、围压系统、进气系统、出气系统、真空抽气系统及渗透系统构成；煤样瓦斯吸附应变试验部分是由围压系统、真空抽气系统、吸附系统及数据采集系统构成；其特征在于：所述轴压系统是由外接单轴压力机对导压活塞（16）施加压力实现，压力为0-30MPa；所述围压系统是由高压CH4气瓶Ⅰ（1）、截止阀Ⅰ（8）、压力表Ⅰ（3）及安全泄压阀Ⅰ（6）构成；所述进气系统是由高压CH4气瓶Ⅱ（2）、截止阀Ⅱ（9）、压力表Ⅱ（4）及安全泄压阀Ⅱ（7）构成；所述出气系统是由截止阀Ⅲ（10）、压力表Ⅲ（5）及电磁气体流量计（12）构成；所述真空抽气系统是由真空气泵（13）和截止阀Ⅳ（11）构成；所述渗透系统是由外缸（19）、导压活塞（16）、密封圈（17）、吸附室/围压室（21）、金属底座（27）、法兰盘（28）、连接螺栓（33）、密封套筒（20）、紧缩环（18）、金属导气垫片Ⅰ（23）及金属导气垫片Ⅱ（24）构成；所述吸附系统是由外缸（19）、导压活塞（16）、密封圈（17）、吸附室/围压室（21）、金属底座（27）、法兰盘（28）及连接螺栓（33）构成；所述数据采集系统是由电阻式应变片（29）、应变导线（30）、应变采集仪（31）及计算机（32）构成。 5.根据权利要求4所述的低渗煤层瓦斯滑脱系数精确测量方法，其特征在于：所述高压CH4气瓶Ⅰ（1）、高压CH4气瓶Ⅱ（2）提供稳定气压范围0-20MPa；所述真空气泵（13）是2×Z型旋片真空气泵，抽气速率0.5L/s，极限压力5Pa，功率3kw；所述截止阀Ⅰ（8）、截止阀Ⅱ（9）、截止阀Ⅲ（10）、截止阀Ⅳ（11）的最大耐压24MPa。
所属类别：	发明专利