一种可模拟围岩压力的等温吸附装置及系统

本发明涉及实验器具，尤其涉及一种可模拟围岩压力的等温吸附装置。

背景技术：

1、中国作为煤炭生产大国，除了在不断开发煤炭资源的同时，也一直在致力于煤层气资源的开发研究。煤层气的主要成分是甲烷，也常被用作为一种天然气，具有良好的经济价值。煤岩吸附特性是煤层气开采的重要参数之一，煤岩吸附特性随各种条件的变化而变化，这历来为研究学者所研究，其中外围压力的变化是其变化的主要敏感因素，特别是在构造作用强烈的地方，围岩压力变化大，随之煤岩吸附特性的差异性也大，因此，围岩压力对煤层吸附特性的影响不容忽视，煤岩吸附特性与温度的关系，已有不少研究者做过研究，但进行不同围岩压力下的等温吸附实验还比较少，研究围岩压力对煤层气资源量的开发研究具有重要意义。目前为止，还没有可用于模拟围岩压力的等温吸附装置，因此有必要对现有的吸附装置进行一定的改进以模拟不同地质条件下的差异性围岩压力。

2、因此建立该实验装置来模拟不同地质条件下围岩压力的变化对煤岩吸附特性影响的实验，同时采用研究不同温度和气体压力等多因素耦合作用下进行实验，可以更好的研究原煤吸附规律，为煤层气开采等提供技术参考。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题，提出了一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，包括气体供给系统；

2、其特征在于，还包括：气体处理系统、终端操作系统、气体吸附系统、压力模拟系统、废气回收系统和总气管；

3、所述总气管包括第一气管和第二气管，所述气体供给系统、气体处理系统、终端操作系统、气体吸附系统之间通过第一气管互相连通，所述气体吸附系统与废气回收系统之间通过第二气管互相连通，所述气体吸附系统和压力模拟系统之间通过电路连接。

4、优选的，所述气体供给系统由三组储气罐组成，所述储气罐上均有对应的压力表以及第一开关阀，三组所述储气罐均接入第一气管并连通气体处理系统。

5、优选的，所述气体处理系统由气体暂储罐、增压泵、真空泵组成，所述增压泵、真空泵通过气体暂储罐接入第一气管，所述气体暂储罐通过第一气管连通终端操作系统。

6、优选的，所述终端操作系统为系统处理前端，所述系统处理前端连通并控制气体处理系统和气体吸附系统。

7、优选的，所述气体吸附系统的组成包括参考缸、赋压吸附仓、油浴恒温装置，所述参考缸与赋压吸附仓共配套设置三组，并设置于油浴恒温装置内，所述第一气管共设置三组分支并分别连通三组参考缸，每组所述参考缸与第一气管之间均设置第二开关阀。

8、优选的，所述赋压吸附仓内包括吸附罐，所述吸附罐两侧分别内嵌有进气管、排气管，每组所述吸附罐通过进气管连通对应的参考缸，每组所述吸附罐通过排气管连通至第二气管，所述进气管处设置进气阀、排气管处设置排气阀，并由进气阀、排气阀控制气体量，所述进气管、排气管靠近吸附罐内壁的一侧分别安装有第一防尘垫片网和第二防尘垫片网。

9、优选的，所述吸附罐腔内上、下各安装有上护板和下护板，所述吸附罐的上端配备有密封盖。

10、优选的，所述压力模拟系统包括压力杆动力源以及赋压吸附仓中设置的压力传动杆，所述压力传动杆贯穿入吸附罐内且底端设置密封缓冲垫，所述压力传动杆上设置压力传感器每组所述压力传动杆分别通过电路与压力杆动力源相连接。

11、优选的，所述废气回收系统为废气回收罐构成，所述废气回收罐通过第二气管连通气体吸附系统以回收实验过程中产生的废气。

12、一种可模拟围岩压力的等温吸附系统，包括所述可模拟围岩压力的等温吸附装置。

13、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过压力模拟系统将压力杆动力源的动力传送到相对应的的压力传动杆上，并在赋压吸附仓内进行施压，并在前端配备有密封缓冲垫，减少实验误差，压力传动杆上设置的压力传感器可以实时监测压力的变化，并可以通过系统处理前端控制模拟围岩压力的大小，通过压力传动杆、增压泵、油浴恒温装置，可以进行围岩压力、气体压力、温度对煤岩吸附特性影响的实验。

14、本发明能够模拟各种地质环境中不同围岩压力条件下的等温吸附实验，并且能够进行不同温度、气体压力多因素耦合条件下等温吸附实验，能够真实模拟煤层气开采工程中气体的等温吸附实验，该实验装置简单易操作，使用效果好，易于推广。

技术特征：

1.一种可模拟围岩压力的等温吸附装置及系统，包括气体供给系统(1)；

2.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，其特征在于：所述气体供给系统(1)由三组储气罐(11)组成，所述储气罐(11)上均有对应的压力表(12)以及第一开关阀(13)，三组所述储气罐(11)均接入第一气管(71)并连通气体处理系统(2)。

3.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，其特征在于：所述气体处理系统(2)由气体暂储罐(21)、增压泵(22)、真空泵(23)组成，所述增压泵(22)、真空泵(23)通过气体暂储罐(12)接入第一气管(71)，所述气体暂储罐(12)通过第一气管(71)连通终端操作系统(3)。

4.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，其特征在于：所述终端操作系统(3)为系统处理前端(31)，所述系统处理前端(31)连通并控制气体处理系统(2)和气体吸附系统(4)。

5.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，其特征在于：所述气体吸附系统(4)的组成包括参考缸(41)、赋压吸附仓(43)、油浴恒温装置(44)，所述参考缸(41)与赋压吸附仓(43)共配套设置三组，并设置于油浴恒温装置(44)内，所述第一气管(71)共设置三组分支并分别连通三组参考缸(41)，每组所述参考缸(41)与第一气管(71)之间均设置第二开关阀(42)。

6.根据权利要求5所述的一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，其特征在于：所述赋压吸附仓(43)内包括吸附罐(45)，所述吸附罐(45)两侧分别内嵌有进气管(431)、排气管(432)，每组所述吸附罐(45)通过进气管(431)连通对应的参考缸(41)，每组所述吸附罐(45)通过排气管(432)连通至第二气管(72)，所述进气管(431)处设置进气阀(4311)、排气管(432)处设置排气阀(4321)，并由进气阀(4311)、排气阀(4321)控制气体量，所述进气管(431)、排气管(432)靠近吸附罐(45)内壁的一侧分别安装有第一防尘垫片网(4312)和第二防尘垫片网(4322)。

7.根据权利要求6所述的一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，其特征在于：所述吸附罐(45)腔内上、下各安装有上护板(48)和下护板(49)，所述吸附罐(45)的上端配备有密封盖(47)。

8.根据权利要求6所述的一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，其特征在于：所述压力模拟系统(5)包括压力杆动力源(51)以及赋压吸附仓(43)中设置的压力传动杆(46)，所述压力传动杆(46)贯穿入吸附罐(45)内且底端设置密封缓冲垫(461)，所述压力传动杆(46)上设置压力传感器(462)每组所述压力传动杆(46)分别通过电路与压力杆动力源(51)相连接。

9.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，其特征在于：所述废气回收系统(6)为废气回收罐(61)构成，所述废气回收罐(61)通过第二气管(72)连通气体吸附系统(4)以回收实验过程中产生的废气。

10.一种可模拟围岩压力的等温吸附系统，其特征在于，包括如权利要求1-权利要求9任一所述可模拟围岩压力的等温吸附装置。

技术总结
本发明公开了一种可模拟围岩压力的等温吸附装置，涉及实验器具技术领域，现提出如下方案：其包括气体供给系统，还包括，气体处理系统、终端操作系统、气体吸附系统、压力模拟系统、废气回收系统和总气管，所述总气管包括第一气管和第二气管，所述气体供给系统、气体处理系统、终端操作系统、气体吸附系统之间通过第一气管互相连通，所述气体吸附系统与废气回收系统之间通过第二气管互相连通。本发明能够模拟各种地质环境中不同围岩压力条件下的等温吸附实验，并且能够进行不同温度、气体压力多因素耦合条件下等温吸附实验，能够真实模拟煤层气开采工程中气体的等温吸附实验，该实验装置简单易操作，使用效果好，易于推广。

技术研发人员：陈义林,洪勇,秦勇,杨天宇,王兰花,刘金霖,李久庆,杨兆彪,黄康
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12