一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置制造方法
【專利摘要】一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，屬于煤層氣解吸滲流實驗裝置。本發(fā)明可實現(xiàn)對煤體解吸滲流的功能測試，獲得微波作用下煤體解吸滲流規(guī)律，為煤層氣資源的合理抽放和綜合利用提供可靠的數(shù)據(jù)。本發(fā)明包括三軸加壓裝置和微波發(fā)生裝置，三軸加壓裝置由上、下壓蓋、筒體、活塞、擋板及上、下壓頭組成，微波發(fā)生裝置由微波天線、波導管、諧振腔、磁控管及控制器組成，上、下壓蓋分別設置在筒體的上、下部，在下壓蓋內部設置有活塞，在下壓蓋內側壁上固定有擋板，在下壓蓋內部設置有下壓頭，在筒體內側壁上設置有微波天線；在筒體內設置有上壓頭，在筒體外部設置有波導管、諧振腔、磁控管及控制器。
【專利說明】一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤層氣解吸滲流實驗裝置，特別是涉及一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置。
【背景技術】
[0002]煤層氣成分主要是甲烷(占85%以上)，通常稱為瓦斯或沼氣，是重要的新興能源。我國是煤層氣儲能大國，對煤層氣的開發(fā)利用不但能夠增大煤礦生產安全系數(shù)，提高經濟效益，還能極大的緩解我國能源緊張狀況，但我國大部分地區(qū)煤層屬于低滲透煤層，煤層氣的抽采效率極低，無法進行常規(guī)工業(yè)化開采。
[0003]熱力開采法是針對低滲透煤層進行煤層氣開采的方法。利用熱能注入提高煤層氣解吸滲流速度，從而達到大幅度提高煤層氣產量的目的。熱力開采法的主要技術手段是電加熱、蒸汽注熱和微波加熱。熱力開采法雖然在理論上能夠實現(xiàn)提高煤層氣產量的目的，但是針對注熱開采時煤層氣的解吸滲流過程的研究還遠沒有達到機理清晰、規(guī)律明確的程度，還無法投入工業(yè)生產中去。微波加熱和蒸汽、電加熱方式比較，其產熱及熱傳導方式不同，微波可穿透介質將能量直接傳導入介質分子中，由分子的震動摩擦產生熱量，因此可對對象深部進行加熱，并有較高的熱效率。因此利用微波進行熱力開采煤層氣是一種非常有潛力的開采方法?，F(xiàn)有的煤層氣解吸滲流實驗裝置主要集中在電加熱和蒸汽注熱方式上，由于微波能量傳輸、加載的復雜性目前采用微波作用于煤巖的實驗裝置無法模擬地下煤巖受力狀態(tài)，使得微波作用下煤層氣解吸滲流過程無法進行實驗研究。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，該實驗裝置具有三軸加載功能，可實現(xiàn)對煤層氣解吸滲流的功能測試，獲得微波作用下煤層氣解吸滲流規(guī)律，為煤層氣資源的合理抽放和綜合利用提供可靠的數(shù)據(jù)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，包括三軸加壓裝置和微波發(fā)生裝置，三軸加壓裝置由上、下壓蓋、筒體、活塞、擋板及上、下壓頭組成，微波發(fā)生裝置由微波天線、波導管、諧振腔、磁控管及控制器組成，上、下壓蓋分別設置在筒體的上、下部，在上、下壓蓋的底面上分別設置有上、下壓蓋貫通孔，在下壓蓋內部設置有活塞，在活塞上方的下壓蓋或筒體的內側壁上固定有擋板，在下壓蓋內部設置有穿過擋板的下壓頭，在下壓頭的底部設置有下壓頭第一凸起，下壓頭第一凸起的外端設置在下壓蓋的外部，在下壓頭及下壓頭第一凸起的內部設置有貫通的下壓頭出氣孔和下壓頭貫通孔，在下壓頭貫通孔內設置有溫度傳感器；在筒體內側壁上設置有微波天線，在筒體內設置有上壓頭，在上壓頭的頂部設置有上壓頭第一凸起，上壓頭第一凸起的外端設置在上壓蓋外部，在上壓頭及上壓頭第一凸起的內部設置有貫通的上壓頭進氣孔；在筒體外部設置有波導管、諧振腔、磁控管及控制器，諧振腔的一端與磁控管相連，另一端與波導管相連，磁控管與控制器相連，微波天線的一端設置在波導管內；在上、下壓頭之間設置有煤體，在煤體、上壓頭及下壓頭的外部設置有熱縮管，下壓頭貫通孔與煤體的內部相連通，溫度傳感器的感溫部分設置在煤體的內部。
[0006]在所述擋板上方的筒體底部的內側壁上設置有天線支架，在天線支架內側壁上設置有螺旋狀凹槽，微波天線設置在螺旋狀凹槽內。
[0007]所述微波天線與溫度傳感器的感溫部分相對應。
[0008]所述上、下壓蓋均設置在筒體外部，且與筒體通過螺紋連接。
[0009]在所述筒體下方的下壓蓋內側壁上設置有凸起，所述擋板設置在筒體底面與凸起上表面之間。
[0010]在所述上壓頭和擋板上方的下壓頭的側壁上設置有錐形面，在錐形面上設置有壓墊，壓墊通過壓緊螺母固定在錐形面上，壓緊螺母與上、下壓頭側壁以螺紋連接，熱縮管兩端通過壓墊和壓緊螺母固定在上、下壓頭上。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]本發(fā)明實驗裝置具有三軸加載功能，可實現(xiàn)對煤層氣解吸滲流的功能測試，獲得微波作用下煤層氣解吸滲流性能參數(shù)，為煤層氣資源的合理抽放和綜合利用提供可靠的數(shù)據(jù)；本發(fā)明實驗裝置結構簡單、性能可靠、操作方便、節(jié)約成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置的結構示意圖；
[0014]圖中，I一諧振腔，2—磁控管，3—壓緊螺母，4一壓墊，5—溫度傳感器，6—微波天線，7—波導管，8—下壓頭，81—下壓頭出氣孔，82—下壓頭貫通孔，83—下壓頭第一凸起，9—活塞，10—擋板,11—下壓蓋，111—下壓蓋貫通孔，12—筒體,13一天線支架，14一煤體，15—上壓蓋，151—上壓蓋貫通孔，16—上壓頭，161—上壓頭進氣孔，162—上壓頭第一凸起，17—熱縮管，18—控制器。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0016]如圖1所示，一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，包括三軸加壓裝置和微波發(fā)生裝置，三軸加壓裝置由圓筒形的上、下壓蓋、筒體12、活塞9、擋板10及圓柱形的上、下壓頭組成，微波發(fā)生裝置由微波天線6、波導管7、諧振腔1、磁控管2及控制器18組成，上、下壓蓋分別設置在筒體12的上、下部，在上、下壓蓋的底面中部均軸向設置有通孔，在上、下壓蓋的底面邊緣分別設置有上、下壓蓋貫通孔，在下壓蓋11內部設置具有通孔的活塞9，活塞9的外側壁與下壓蓋11的內側壁緊密接觸，且活塞9能夠沿著下壓蓋11的內側壁上、下移動；在活塞9上方的下壓蓋11內側壁上固定具有通孔的擋板10，以便活塞9能夠在加載壓力的情況下上、下移動；在下壓蓋11內部設置有穿過擋板10通孔的下壓頭8，在下壓頭8的底部設置有圓柱形的下壓頭第一凸起83，下壓頭第一凸起83的外端依次通過活塞9的通孔、下壓蓋11的通孔設置在下壓蓋11的外部，在下壓頭8及下壓頭第一凸起83的內部軸向設置有貫通的下壓頭出氣孔81和下壓頭貫通孔82，在下壓頭貫通孔82內設置有桿狀的溫度傳感器5 ;在擋板10上方的筒體12底部的內側壁上設置有天線支架13，在天線支架13內側壁上設置有螺旋狀凹槽，在螺旋狀凹槽內固定有微波天線6的螺旋部分；在下壓頭的上方的筒體12內設置有上壓頭16，在上壓頭16頂部設置有上壓頭第一凸起162，上壓頭第一凸起162的外端通過上壓蓋15的通孔設置在上壓蓋15的外部，在上壓頭16及上壓頭第一凸起162的內部軸向設置有貫通的上壓頭進氣孔161 ;在筒體12外部設置有波導管
7、諧振腔1、磁控管2及控制器18，諧振腔I 一端與磁控管2相連，另一端與水平設置的波導管7相連，控制器18的輸出接口與磁控管2的電源端相連，由控制器18提供磁控管2所需電源，通過調整控制器18的輸出電流改變磁控管2的輸出功率；在天線支架13及筒體12側壁上均設置有貫通孔，微波天線6的端頭部分通過天線支架13及筒體12側壁上的貫通孔設置在波導管7內，波導管7端面與筒體12外壁緊密接觸，防止微波泄漏；實驗時在上、下壓頭之間設置具有中心槽的煤體14，中心槽底部設置在煤體14中心，中心槽開口設置在煤體14底部，在煤體14、上壓頭16及擋板10上方的下壓頭8的外部設置有熱縮管17，熱縮管17兩端分別固定在上、下壓頭上，對煤體14進行密封；下壓頭貫通孔82與煤體14的中心槽相連通，溫度傳感器5頂端的感溫部分設置在煤體14的中心槽內。
[0017]所述微波天線6與溫度傳感器5的感溫部分相對應，便于溫度傳感器5及時檢測到微波加熱溫度。
[0018]所述溫度傳感器5的感溫部分為t型熱電偶，t型熱電偶型號為:WRC。
[0019]所述上、下壓蓋均設置在筒體12外部，且與筒體12通過螺紋連接。
[0020]在所述筒體12下方的下壓蓋11內側壁上設置有凸起，所述擋板10設置在筒體12底面與凸起上表面之間。
[0021]在所述上壓頭16和擋板10上方的下壓頭8的側壁上設置有錐形面，在錐形面上設置有壓墊4，壓墊4通過壓緊螺母3固定在錐形面上，壓緊螺母3與上、下壓頭側壁以螺紋連接，熱縮管17兩端通過壓墊4和壓緊螺母3固定在上、下壓頭上。
[0022]所述磁控管2的型號為2M219K。
[0023]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的一次使用過程:
[0024]如圖1所示，在密封的空間內，煤體14在上壓頭16和下壓頭8之間壓緊固定，并通過熱縮管17密封，加載用的液體或氣體從上壓蓋貫通孔151和下壓蓋貫通孔111進入，從上壓蓋貫通孔151充入的氣體或者液體直接作用于熱縮管17，加載于煤體14周圍，從下壓蓋貫通孔111充入的氣體或者液體作用于活塞9，活塞9推動下壓頭8，給煤體14加載軸向壓力，實現(xiàn)對煤體14三軸加載。煤層氣可先由上壓頭進氣孔161導入，待煤體14充分吸附后，通過下壓頭出氣孔81排出，進行解吸量測定，磁控管2產生的微波通過諧振腔I改變傳輸方向后導入波導管7，波導管7通過微波天線端頭61改變傳輸參數(shù)傳輸給螺旋狀微波天線6，由螺旋狀微波天線6形成高頻變化的磁場作用于煤體14，在煤層氣解吸過程中對煤體14進行激勵，通過煤體14中心槽底部的溫度傳感器5頂端的感溫部分，對煤體14中心溫度進行測量；通過調整控制器18改變磁控管2的輸出功率、微波天線6參數(shù)及微波加熱時間，得到相應的煤層氣解吸速度、煤體14滲透率等數(shù)據(jù)，對照微波作用過程中的煤體14溫度得出微波激勵與煤體14解吸和滲透規(guī)律，對合理增產煤層氣提供依據(jù)。
【權利要求】
1.一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，其特征在于包括三軸加壓裝置和微波發(fā)生裝置，三軸加壓裝置由上、下壓蓋、筒體、活塞、擋板及上、下壓頭組成，微波發(fā)生裝置由微波天線、波導管、諧振腔、磁控管及控制器組成，上、下壓蓋分別設置在筒體的上、下部，在上、下壓蓋的底面上分別設置有上、下壓蓋貫通孔，在下壓蓋內部設置有活塞，在活塞上方的下壓蓋或筒體的內側壁上固定有擋板，在下壓蓋內部設置有穿過擋板的下壓頭，在下壓頭的底部設置有下壓頭第一凸起，下壓頭第一凸起的外端設置在下壓蓋的外部，在下壓頭及下壓頭第一凸起的內部設置有貫通的下壓頭出氣孔和下壓頭貫通孔，在下壓頭貫通孔內設置有溫度傳感器；在筒體內側壁上設置有微波天線，在筒體內設置有上壓頭，在上壓頭的頂部設置有上壓頭第一凸起，上壓頭第一凸起的外端設置在上壓蓋外部，在上壓頭及上壓頭第一凸起的內部設置有貫通的上壓頭進氣孔；在筒體外部設置有波導管、諧振腔、磁控管及控制器，諧振腔的一端與磁控管相連，另一端與波導管相連，磁控管與控制器相連，微波天線的一端設置在波導管內；在上、下壓頭之間設置有煤體，在煤體、上壓頭及下壓頭的外部設置有熱縮管，下壓頭貫通孔與煤體的內部相連通，溫度傳感器的感溫部分設置在煤體的內部。
2.根據(jù)權利要求1所述的微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，其特征在于在所述擋板上方的筒體底部的內側壁上設置有天線支架，在天線支架內側壁上設置有螺旋狀凹槽，微波天線設置在螺旋狀凹槽內。
3.根據(jù)權利要求1所述的微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，其特征在于所述微波天線與溫度傳感器的感溫部分相對應。
4.根據(jù)權利要求1所述的微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，其特征在于所述上、下壓蓋均設置在筒體外部，且與筒體通過螺紋連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，其特征在于在所述筒體下方的下壓蓋內側壁上設置有凸起，所述擋板設置在筒體底面與凸起上表面之間。
6.根據(jù)權利要求1所述的微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，其特征在于在所述上壓頭和擋板上方的下壓頭的側壁上設置有錐形面，在錐形面上設置有壓墊，壓墊通過壓緊螺母固定在錐形面上，壓緊螺母與上、下壓頭側壁以螺紋連接，熱縮管兩端通過壓墊和壓緊螺母固定在上、下壓頭上。
【文檔編號】E21B43/24GK103696746SQ201310727459
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】蘇暢, 張永利, 程瑤, 由繼國, 劉杰, 馬玉林, 楊新樂 申請人:遼寧工程技術大學