本發明涉及模擬實驗用品領域，尤其涉及一種煤層氣滲流注漿模擬實驗裝置。

背景技術：

煤層氣作為一種清潔能源，具有巨大的開發潛能，其排采過程中存在許多問題，排采過程中，液體的滲流規律是影響正常排采的關鍵問題，而了解在不同煤層氣壓力下在煤中的滲流規律是解決煤排采問題的重要一環。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種模擬井下煤層氣抽采風壓鉆井壓力的煤層氣滲流注漿模擬實驗裝置。

本發明的實施例提供一種煤層氣滲流注漿模擬實驗裝置，所述煤層氣滲流注漿模擬實驗裝置包括氮氣瓶、氣體連接管、單向閥、三通、模擬裝置、液體連接管、泥漿泵和儲漿容器，所述氣體連接管連接氮氣瓶和單向閥，所述三通連接模擬裝置和單向閥，所述氮氣瓶通過氣體連接管和三通對模擬裝置輸入氮氣，所述儲漿容器中存放有鉆井液，所述泥漿泵通過液體連接管鉆井液輸送到模擬裝置中，氮氣與鉆進液在模擬裝置中相互配合，從而模擬鉆井壓力。

進一步地，所述氣體連接管上設有氣體調節閥和壓力表，所述壓力表顯示氮氣瓶輸出的氮氣壓力值，所述氣體控制閥調節氮氣瓶輸出的氮氣壓力值。

進一步地，所述模擬實驗裝置還包括密封接口和氣液兩用閥門，所述氣體連接管包括第一氣體連接管和第二氣體連接管，所述三通包括第一三通和第二三通，所述單向閥包括第一單向閥和第二單向閥，所述第一三通側面通過第一單向閥與第一氣體連接管連接，所述第一三通上端連接氣液兩用閥門，所述第一三通下端與模擬裝置上端連接，所述第二三通側面通過第二單向閥與第二氣體連接管連接，所述第二三通上端與模擬裝置下端連接，所述第二三通下端被密封接口密封。

進一步地，所述液體連接管包括第一液體連接管和第二液體連接管，所述第一液體連接管連接泥漿泵和氣液兩用閥門，所述第二液體連接管連接泥漿泵和儲漿容器。

進一步地，所述模擬裝置包括第一儲液單元、第二儲液單元、限位單元和煤樣管單元，所述煤樣管單元上下兩端是網格結構，所述煤樣管單元通過限位單元固定在模擬裝置內，所述煤樣管單元中存放有煤樣，所述第一儲液單元位于煤樣管單元上方，所述第二儲液單元位于煤樣管單元下方，鉆井液進入所述模擬裝置后，先存儲于第一儲液單元，然后在氣壓和重力作用下，經煤樣管單元中的煤樣進入第二儲液單元。

進一步地，所述氮氣瓶通過第一氣體連接管向第一儲液單元輸入氮氣，氮氣對第一儲液單元中的鉆井液和煤樣管單元內的煤樣產生一個向下的壓力，以模擬井下鉆井空壓風壓力，所述氮氣瓶通過第二氣體連接管向第二儲液單元輸入氮氣，所述第二儲液單元中的氮氣對煤樣管單元內的煤樣施加一個向上的力，以模擬原始煤層氣壓力，所述第一氣體連接管中輸出的氮氣壓力值大于所述第二氣體連接管中輸出的氮氣壓力值。

進一步地，所述模擬裝置的側面是透明材質。

進一步地，所述煤層氣滲流注漿模擬實驗裝置還包括土壓力盒、應變儀和信號傳輸線，所述土壓力盒通過煤樣固定在煤樣管單元中，所述信號傳輸線連接土壓力盒和應變儀，所述土壓力盒采集應變大小，所述信號傳輸線傳輸應變數據信號，所述應變儀將應變數據轉為壓力數據并顯示壓力數據。

進一步地，所述土壓力盒有多個。

本發明的煤層氣滲流注漿模擬實驗裝置通過第一氣體連接管和第二氣體連接管兩個通道向煤樣管注入氮氣，并通過液體連接管注入鉆井液，氮氣壓力和鉆井液結合，方便尋找在不同煤層氣原始壓力下滿足注漿深度要求的最佳壓力。同時，煤樣管中的土壓力盒，實時感知煤樣應變大小，所述應變儀將應變數據轉換并顯示為壓力值。

附圖說明

圖1是本發明一種煤層氣滲流注漿模擬實驗裝置的一示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地描述。

請參考圖1，本發明的實施例提供了一種煤層氣滲流注漿模擬實驗裝置，所述煤層氣滲流注漿模擬實驗裝置包括氮氣瓶1、第一氣體連接管161、第二氣體連接管162、氣體調節閥18、壓力表2、第一單向閥31、第二單向閥32、第一三通51、第二三通52、模擬裝置60、氣液兩用閥門4、第一液體連接管171、第二液體連接管172、泥漿泵8、儲漿容器19、信號傳輸線10、密封接口11、土壓力盒7和應變儀15，所述氮氣瓶1與第一氣體連接管161和第二氣體連接管162連接，所述第一氣體連接管161經第一單向閥31與第一三通51側面連接，所述第一三通51下端與模擬裝置60的上端連接，所述第一三通51上端與所述氣液兩用閥門4下端連接，所述第一液體連接管171連接氣液兩用閥門4的上端和泥漿泵8，所述第二液體連接管172連接泥漿泵8和儲漿容器19，所述儲漿容器19中存放有實驗用鉆井液，所述泥漿泵8提供動力將鉆井液從儲漿容器19中抽出，經第二液體連接管172、泥漿泵8、第一液體連接管171和氣液兩用閥門4進入模擬裝置60，通過開啟所述氣液兩用閥門4用于控制鉆井液的注入模擬裝置60，同時防止氮氣的泄露。

所述模擬裝置60包括第一儲液單元61、第二儲液單元62、限位單元63和煤樣管單元64，所述煤樣管單元64上下兩端是網格結構，所述模擬裝置60的側面是透明材質，以便于觀察摸擬結果，所述煤樣管單元64通過限位單元63固定在模擬裝置60內，所述煤樣管單元64中存放有煤樣，所述第一儲液單元61位于煤樣管單元64上方，所述第二儲液單元62位于煤樣管單元64下方，鉆井液進入所述模擬裝置60后，存儲于第一儲液單元61，所述氮氣瓶1通過第一氣體連接管161對第一儲液單元61輸入氮氣，氮氣對第一儲液單元61內的鉆井液施加向下的壓力，模擬井下鉆井空壓風壓力。

在一較佳實施例中，所述第一儲液單元61和第二儲液單元62的容積是100ml，所述煤樣管單元64的內側空間是φ50×100，容積是200ml。

第一儲液單元61內的鉆井液在氣壓和重力作用下，經煤樣管單元64中的煤樣進入第二儲液單元62，所述第二儲液單元62下端與第二三通52上端連接，所述第二三通52下端連接密封接頭11，所述密封接頭11避免鉆井液溢出，所述第二三通52側端經第二單向閥32與第二連接管162連接，所述氮氣瓶1通過第二連接管162對第二儲液單元62輸入氮氣，所述第二儲液單元62中的氮氣對煤樣管單元64內的煤樣施加一個向上的力，以模擬原始煤層氣壓力。

所述第一氣體連接管161和第二氣體連接管162上均設置有氣體控制閥18和壓力表2，所述壓力表2顯示氮氣瓶輸出的氮氣壓力值，所述氣體控制閥18調節氮氣瓶輸出的氮氣壓力值。

在一較佳實施例中，設置所述第一氣體連接管161中的氮氣壓力值大于所述第二氣體連接管162中的氮氣壓力值。

所述土壓力盒7被固定在所述煤樣管單元64的煤樣中，所述土壓力盒7有多個，多個土壓力盒7與信號傳輸線10連接，所述信號傳輸線10依次經過第二儲液單元62、第二三通52和密封接頭11與應變儀15連接，所述土壓力盒7實時感知煤樣管單元64中的應變大小，所述信號傳輸線10傳輸數據信號，所述應變儀15將應變數據轉換為壓力數據并顯示壓力數據。

在模擬實驗中，首先，所述氮氣瓶1通過第二氣體連接管162和第二三通52向第二儲液單元62輸入氮氣，所述第二氣體連接管162上的壓力表2顯示第二氣體連接管162輸出的實時氮氣氣壓數據，所述第二氣體連接管162上的氣體控制閥18控制氮氣輸出，對所述第二單向閥32預設氣壓值，當第二儲液單元62中氣壓達到預設值，所述第二單向閥32關閉以保持氣壓，所述第二氣體連接管162停止向第一儲液單元61輸入氣體，當第二儲液單元62中氣壓低于預設值時，所述第二單向閥32開啟，所述第二氣體連接管162繼續向第二儲液單元62輸入氣體以保持第二儲液單元62內的氣壓，氮氣對煤樣管單元64中的煤樣產生一個向上的力，以模擬原始煤層氣壓力。

然后，啟動所述泥漿泵8，所述儲漿容器19中的鉆井液經第二液體連接管172、泥漿泵8、第一液體連接管171和氣液兩用閥門4進入第一儲液單元61，當所述第一儲液單元61中被注入預設量的鉆井液后，先關閉所述泥漿泵8，再關閉氣液兩用閥門4，以免氮氣外泄，鉆井液在重力作用下經煤樣管單元64流向第二儲液單元62。

最后，所述氮氣瓶1通過第一氣體連接管161和和第一三通51向第一儲液單元61輸入氮氣，所述第一氣體連接管161上的壓力表2顯示第一氣體連接管161輸出的實時氮氣氣壓數據，所述第一氣體連接管161上的氣體控制閥18控制輸出氣壓，對所述第一單向閥31預設氣壓值，當第一儲液單元61中氣壓達到預設值時，所述第一單向閥31關閉以保持氣壓，所述第一氣體連接管161停止向第一儲液單元61輸入氮氣；當第一儲液單元61中氣壓低于預設值時，所述第一單向閥31開啟，所述第一氣體連接管161持續向第一儲液單元61輸入氣體以保持第一儲液單元61內的氣壓，氮氣對第一儲液單元61中的鉆井液產生一個向下的壓力，以模擬井下鉆井空壓風壓力。

所述氮氣壓力和鉆井液相互配合，模擬的井下鉆井空壓風壓力和原始煤層氣壓力，從而模擬出在不同煤層氣原始壓力下，煤層注漿深度變化情況，以便于找出預設注漿深度要求的最佳壓力，所述煤樣管單元64中的土壓力盒7實時感知應變大小，所述信號傳輸線10將應變數據信息傳遞給應變儀15，所述應變儀15將應變大小轉換成壓力值并顯示。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達技術方案的清楚及方便。應當理解，所述方位詞的使用不應限制本申請請求保護的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結合。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。