煤岩电动-压动三轴渗流试验装置的研制

论文摘要

基于煤岩电渗特性与双电层原理,自行研制了煤岩电动-压动三轴渗流试验装置,并进行了煤样在不同电位梯度条件下的饱水单相渗流与气水两相渗流试验。煤岩电动-压动三轴渗流试验装置主要由加载系统、三轴渗透室、孔隙压控制系统、电化学作用系统及数据采集系统等5部分组成,其最大轴压30 MPa、最大围压10 MPa、最大孔隙压10 MPa、最大电位梯度15 V/cm,试件尺寸?75 mm×150 mm,绝缘、耐酸碱腐蚀。该装置可实现三轴应力状态下煤岩流体在电势差与压力差双重动力作用时的渗流规律研究,测试煤岩电动渗透系数并阐明电化学方法的增透效果;特殊设计了一种多功能加卸载绝缘压头,可固定电极并均匀通过流体;三轴渗透室特殊设计的底座与上盖等零部件配合法兰,实现了绝缘与高强度。试验结果表明:煤中水渗流流量随着电位梯度升高呈线性增大,煤样的渗透系数为3.597×10-10cm2/（Pa·s）,电动渗透系数为8.211×10-5cm2/（V·s）,说明单位电势差（V/cm）提供的水流量约为单位压差（Pa/cm）作用的2.49×105倍;施加电场后煤中的残余水饱和度降低,两相流区间、气水相对渗透率与气体有效渗透率均增大。因此,可通过电渗作用改善煤层注水效果,以及减小煤层气储层含水饱和度并延长产气周期。

论文目录

• 1 煤岩的电渗特性
• 2 装置的主要功能与技术参数
•   2.1 主要功能
•   2.2 主要技术参数
• 3 装置组成及各部件的关键技术
•   3.1 加载系统
•   3.2 三轴渗透室
•   3.3 孔隙压控制系统
•   3.4 电化学作用系统
•   3.5 数据采集系统
• 4 煤岩电动-压动三轴渗流试验
•   4.1 煤样采集与加工
•   4.2 试验方案及步骤
•     4.2.1 试验方案
•       （1）进行不同电位梯度的煤样饱水单相渗流试验。
•       （2）进行有无电场作用时的煤样气水两相渗流试验。
•     4.2.2 试验步骤
•       （1）绝对渗透率测试。
•       （2）饱和水。
•       （3）饱水单相渗流试验。
•       （4）气水两相渗流试验。
•   4.3 试验结果及分析
•     4.3.1 双动力作用下煤中水的渗透特性
•     4.3.2 双动力作用下煤中气水相对渗透特性
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 郭俊庆,康天合,张惠轩,柴肇云,杨永康

关键词: 渗流,试验装置,电渗,三轴应力,电动渗透系数

来源: 煤炭学报 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程,安全科学与灾害防治

单位: 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室

基金: 国家自然科学基金资助项目(51174141,51674173),山西省青年科技研究基金资助项目(201701D221241)

分类号: TD712

DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2019.0105

页码: 3903-3911

总页数: 9

文件大小: 4343K

下载量: 95