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原文传递二氧化碳爆破冲击渗透一体化试验装置及其测试方法

专利名称：	二氧化碳爆破冲击渗透一体化试验装置及其测试方法
摘要：	二氧化碳爆破冲击渗透一体化试验装置，包括应力加载系统、爆破冲击系统和气体收集系统组成，应力加载系统包括试件应力加载件和两个法兰盘，两个法兰盘前后并排设置，应力加载件设置在两个法兰盘之间，两个法兰盘之间连接有若干根钢制拉杆，每根钢制拉杆的两端部均设有外螺纹；本发明是专门用于高压气体爆破冲击进行渗透率观测的一体化试验装置，它采用了一维度长试件，这样取样十分方便，而且试件不易受到扰动，保护了原生孔裂隙结构；同时，由于试件置于管道中，便于布置观测截面，容易实现一体化，避免了试件扰动带来的测量误差。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	河南理工大学
发明人：	王利;蔺海晓;张军胜;郭帅房;曹运兴;孟兵兵
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910307394.8
公开号：	CN110006805A
代理机构：	郑州豫开专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	朱俊峰
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	454150 河南省焦作市高新区世纪大道2001号
主权项：	1.二氧化碳爆破冲击渗透一体化试验装置，其特征在于：包括应力加载系统、爆破冲击系统和气体收集系统组成，应力加载系统包括试件应力加载件和两个法兰盘，两个法兰盘前后并排设置，应力加载件设置在两个法兰盘之间，两个法兰盘之间连接有若干根钢制拉杆，每根钢制拉杆的两端部均设有外螺纹，钢制拉杆的两端部分别螺纹连接有紧固螺母，两个紧固螺母分别与两个法兰盘顶压配合；应力加载件包括热塑密封管，热塑密封管的长度方向沿前后水平方向设置，热塑密封管的轴线穿过法兰盘的圆心，试验煤样设置在热塑密封管内，热塑密封管外侧套有围压钢管，围压钢管的外壁沿轴向方向开设有缺口，围压钢管的外侧套有管卡件，热塑密封管、围压钢管以及管卡件的长度相等，管卡件由两根半圆管组成，半圆管的两个侧壁上均连接有连接板，两根半圆管上下对称设置，两根半圆管的连接板之间通过若干紧固螺栓连接，紧固螺栓上设有与其配合的螺母；热塑密封管的后端部内还设置有钢制垫块，钢制垫块位于试验煤样后端与后侧的法兰盘之间；所述的爆破冲击系统设置在前侧的法兰盘上，气体收集系统安装在后侧的法兰盘上。 2.根据权利要求1所述的二氧化碳爆破冲击渗透一体化试验装置，其特征在于：爆破冲击系统包括CO2爆破管，CO2爆破管同轴线固定在法兰盘的前侧面上，CO2爆破管的前端安装有充气阀，CO2爆破管内安装有剪切片和电加热丝，电加热丝位于剪切片的前侧。 3.根据权利要求2所述的二氧化碳爆破冲击渗透一体化试验装置，其特征在于：气体收集系统包括导气管，所述的钢制垫块的中心处开设有安装插孔，导气管的前端部穿过法兰盘后插设在钢制垫块的安装插孔内，导气管上沿气流方向依次设置有流量计和气体收集箱，气体收集箱上安装有压力表和排气阀。 4.根据权利要求3所述的二氧化碳爆破冲击渗透一体化试验装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）、从煤层钻取圆柱煤芯，选取其中结构较为完整的一段作为试验煤样，对该试验煤样进行热塑保护使其表面形成热塑密封管；（2）、施加应力：首先施加环向应力，将经过热塑密封的试验煤样装入围压钢管内，然后再用两个半圆管包围，通过不断旋拧紧固螺栓和螺母，使围压钢管的缺口不断减小，从而在试验煤样周围形成试件围压；接下来施加轴向应力，首先在CO2爆破管的后端焊接在法兰盘上，将应力加载件置于两个法兰盘之间，再将两个法兰盘通过若干根钢制拉杆连接，同时在试验煤岩与法兰盘之间放置钢制垫块，通过调整钢制拉杆上的紧固螺母，使钢制拉杆受到拉力，从而在试验煤样的轴向施加应力；（3）、连接爆破冲击系统和气体采集机构：将已经完成应力加载的试验煤样，通过前侧的法兰盘与CO2爆破管焊接，形成爆破冲击系统；接着将导气管通过钢制垫块上预留的安装插孔与试验煤样相连通，并在导气管的后侧连通到气体收集箱，在导气管上安装流量计，在气体收集箱上依次安装压力表和排气阀；（4）、初始渗透率测试：去掉CO2爆破管中的剪切片，通过充气阀向CO2爆破管注入N2，使N2流过试验煤样，最后通过导气管进入气体收集箱，通过流量计和压力表记录通过试验煤样的流量和输出压力，并记录注入充气阀处的注入压力，计算试验煤样的初始渗透率；（5）、CO2爆破冲击：在CO2爆破管中放置剪切片，通过充气阀向CO2爆破管注入液态CO2，然后通过电加热丝加热使CO2爆破管内CO2相变产生迅速膨胀而产生高压，高压流体冲破剪切片对试验煤样产生冲击；（6）、冲击后渗透率测试，计算爆破冲击增透效果：冲击结束后，重新通过充气阀注入N2，使N2流过冲击破坏后的试验煤样进入气体收集箱，记录充气阀的注入压力、气体收集箱的气体压力以及导气管内气体流量，最后计算爆破冲击后的渗透率。
所属类别：	发明专利