本實(shí)用新型屬于煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬煤層壓裂作用排采煤粉變化監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

為了開發(fā)我國豐富的煤層氣資源，我國煤層氣工作者在借鑒美國等國家煤層氣開發(fā)成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)過三十余年的煤層氣基礎(chǔ)理論研究與勘探開發(fā)實(shí)踐，逐漸形成了“有利區(qū)塊優(yōu)選-鉆井-壓裂-排水采氣”的煤層氣勘探開發(fā)基礎(chǔ)思路，在此基本思想指導(dǎo)下我國地面煤層氣年產(chǎn)氣量由2006年的1億m³增加到2015年的44.25億m³，煤層氣年產(chǎn)氣量以每年20%～30%的速度遞增。在煤層氣產(chǎn)量迅猛增加的同時(shí)，煤層氣開發(fā)深度由原來的400～600m為主到目前的700～1000m為主。隨著煤層氣開發(fā)深度的增加，煤層所受壓力顯著增加，煤的變形程度增加，導(dǎo)致煤層氣井排采時(shí)煤粉產(chǎn)出量明顯增加。排采初期，煤層氣井的主要任務(wù)是排水降壓，此階段裂隙中煤粉可能會(huì)隨著水產(chǎn)出。煤粉產(chǎn)出一方面可能使煤層裂隙寬度增加；另一方面缺少了煤粉的支撐，裂隙的支撐能力下降，裂隙寬度可能減少。在雙重作用下，變形程度差異導(dǎo)致排水階段煤粉產(chǎn)出量與滲透率關(guān)系變得復(fù)雜。進(jìn)入產(chǎn)氣階段，游離氣的壓力和沖力作用可能使煤層中的煤粉進(jìn)一步產(chǎn)出，煤儲(chǔ)層滲透率的大小既與煤粉產(chǎn)出量有關(guān)，同時(shí)又與氣體解吸、有效應(yīng)力有關(guān)，滲透率與煤粉產(chǎn)出量關(guān)系更加復(fù)雜。確定產(chǎn)水階段和產(chǎn)氣階段煤粉產(chǎn)出量與滲透率的關(guān)系，能為合理制定排采工作制度奠定基礎(chǔ)，以便更有利于煤層氣井的產(chǎn)氣。

為了查明煤層氣井不同排采階段煤粉產(chǎn)出量與壓差、水量、氣量的關(guān)系，我國煤層氣工作者曾借助壓裂模擬設(shè)備，鋪置不同的支撐劑和煤粉，在不同壓差和流量下測試煤粉、支撐劑的產(chǎn)出量，并建立數(shù)學(xué)模型得出煤粉產(chǎn)出臨界條件。該方法最大缺陷在于無法模擬煤層本身屬性條件及所處圍巖條件，導(dǎo)致模擬結(jié)果與實(shí)際存在較大差異。一些研究者采用三軸夾持器設(shè)置不同的圍壓和軸壓，模擬煤儲(chǔ)層所受應(yīng)力環(huán)境；鉆取煤柱通過不同壓差來測試煤粉產(chǎn)出量。但煤層氣井在排采前要經(jīng)過儲(chǔ)層改造，改造后煤樣力學(xué)性質(zhì)與原始狀態(tài)下差異較大，這種測試方法導(dǎo)致與實(shí)際偏差較大，無法真正有效地指導(dǎo)現(xiàn)場排采。因此亟需一種設(shè)備，既能模擬壓裂作用后煤體情況，又能模擬煤層所受應(yīng)力狀態(tài)，測試不同排采階段煤粉產(chǎn)出量，更科學(xué)有效的指導(dǎo)煤層氣井排采制度的制定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種模擬煤層壓裂作用后煤粉產(chǎn)出量及滲透率變化監(jiān)測系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)方法，能進(jìn)行不同煤層屬性參數(shù)、不同地層應(yīng)力參數(shù)、不同粒徑條件下煤層壓裂模擬，最大限度的將模擬壓裂作用下產(chǎn)出的煤粉排出實(shí)驗(yàn)裝置，并進(jìn)行準(zhǔn)確測試和分析，同時(shí)對壓裂作用前后煤樣滲透率進(jìn)行測試，為壓裂參數(shù)優(yōu)化提供借鑒。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：模擬煤層壓裂作用排采煤粉變化監(jiān)測裝置，包括壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)、注氣系統(tǒng)、壓裂測試系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；注氣系統(tǒng)的出氣端與壓裂測試系統(tǒng)的進(jìn)氣端連接；計(jì)算機(jī)分別通過數(shù)據(jù)線與壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)、注氣系統(tǒng)和壓裂測試系統(tǒng)連接；

壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)包括壓裂液注入裝置和圍壓加載裝置，壓裂液注入裝置的出液端通過壓裂管與壓裂測試系統(tǒng)的進(jìn)液端連接；壓裂液注入裝置包括第一集線器、平流泵、第一壓力計(jì)和若干個(gè)壓裂液儲(chǔ)存缸，所有的壓裂液儲(chǔ)存缸分別通過第一管道與壓裂管的進(jìn)液口連接，其中一個(gè)壓裂液儲(chǔ)存缸內(nèi)設(shè)有自動(dòng)攪拌器，每根第一管道上均設(shè)有自動(dòng)控制閥，平流泵和第一壓力計(jì)依次設(shè)置在壓裂管上，平流泵、自動(dòng)攪拌器以及所有的自動(dòng)控制閥分別通過數(shù)據(jù)線與第一集線器連接；圍壓加載裝置包括圍壓泵、第二集線器和電機(jī)，圍壓泵包括泵體、活塞和螺桿組成，泵體外形為圓筒形且泵體垂直設(shè)置，泵體的外殼為雙層結(jié)構(gòu)，泵體內(nèi)壁沿其軸向方向設(shè)有導(dǎo)向槽，活塞的外緣設(shè)有導(dǎo)向塊，活塞通過導(dǎo)向塊插設(shè)在導(dǎo)向槽內(nèi)與泵體內(nèi)壁滑動(dòng)連接，活塞外緣與泵體的內(nèi)壁密封連接，活塞的底面同軸向設(shè)有套管，套管內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，螺桿同軸線插設(shè)在泵體內(nèi)，螺桿的上端穿設(shè)在套管內(nèi)且與套管螺紋連接，螺桿的下端伸入到泵體的外殼內(nèi)后固定連接有從動(dòng)輪，電機(jī)的主軸垂直向下連接有主動(dòng)輪，主動(dòng)輪通過皮帶與從動(dòng)輪連接，沿泵體的軸向方向并排間隔設(shè)有若干組激光測長器；泵體頂部通過第二管道與壓裂測試系統(tǒng)連接，第二管道上設(shè)有第二壓力計(jì)；電機(jī)、第一壓力計(jì)、第二壓力計(jì)以及所有的激光測長器分別通過數(shù)據(jù)線與第二集線器連接；第一集線器和第二集線器分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接。

注氣系統(tǒng)包括氣瓶，氣瓶通過注氣管連接有管路匯集器，注氣管上沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)有空氣壓縮機(jī)、氣體增壓泵、增壓器、減壓閥、第三壓力計(jì)和安全閥；管路匯集器的出氣口與壓裂測試系統(tǒng)的進(jìn)氣口連接。

壓裂測試系統(tǒng)包括夾持器、底座和壓裂控制裝置，夾持器包括套筒和巖樣卡套，套筒為左右通透的圓筒形結(jié)構(gòu)，套筒通過支架沿左右水平方向上固定在底座上，巖樣卡套外形為圓筒形，巖樣卡套位于套筒內(nèi)且與套筒同軸線設(shè)置，巖樣卡套的長度小于套筒的長度，壓裂管外套設(shè)有一段活動(dòng)管，活動(dòng)管外套設(shè)有固定管，活動(dòng)管的長度大于固定管的長度，固定管與套筒同軸線設(shè)置且固定管穿設(shè)在巖樣卡套內(nèi)；固定管上沿軸向方向開設(shè)有至少一排第一通孔，每排第一通孔等距間隔布置，活動(dòng)管上沿軸向方向開設(shè)有與第一通孔對應(yīng)連通的第二通孔，壓裂管上沿軸向方向開設(shè)有與第二通孔對應(yīng)連通的壓裂孔，所有的壓裂孔、第二通孔以及第一通孔均位于巖樣卡套內(nèi)；巖樣卡套內(nèi)壁與固定管外壁之間形成巖樣填充腔，固定管的左端部從左到右依次套設(shè)有左內(nèi)環(huán)、支撐環(huán)和巖心墊塊，巖心墊塊用于封堵巖樣卡套的左端且位于巖樣卡套的內(nèi)部，左內(nèi)環(huán)位于套筒的左端，左內(nèi)環(huán)與套筒之間設(shè)有左外環(huán)，左外環(huán)的內(nèi)圈和外圈分別與左內(nèi)環(huán)的外圈和套筒的內(nèi)壁螺紋連接，支撐環(huán)分別與左內(nèi)環(huán)和巖心墊塊頂壓配合；固定管的右端部從左到右依次套設(shè)有篩狀墊塊和右內(nèi)環(huán)，篩狀墊塊用于封堵巖樣卡套的右端且位于巖樣卡套的內(nèi)部，右內(nèi)環(huán)位于套筒的右端，右內(nèi)環(huán)與套筒之間設(shè)有右外環(huán)，右外環(huán)的內(nèi)圈和外圈分別與右內(nèi)環(huán)的外圈和套筒的內(nèi)壁螺紋連接；巖樣卡套外壁與套筒內(nèi)壁之間形成圍壓腔室，泵體頂部通過第二管道與圍壓腔室連通；

巖心墊塊的左端面至少開設(shè)有一個(gè)注氣孔，巖心墊塊內(nèi)開設(shè)有至少一個(gè)右端敞口的環(huán)形槽，注氣孔與環(huán)形槽連通；管路匯集器的出氣口通過第三管道與巖心墊塊上的注氣孔連接；右內(nèi)環(huán)上穿設(shè)有第四管道，第四管道上沿液體流動(dòng)方向依次設(shè)有第四壓力計(jì)、流量計(jì)和第一回壓閥，底座上設(shè)有煤粉收集瓶和壓裂液收集瓶，壓裂液收集瓶位于第四管道的出液口正下方；壓裂管的出液口處設(shè)有第二回壓閥；

壓裂控制裝置用于驅(qū)動(dòng)活動(dòng)管移動(dòng)，第一回壓閥、第二回壓閥、第四壓力計(jì)和流量計(jì)分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接。

壓裂控制裝置包括兩組對稱設(shè)置在套筒左端和右端的壓裂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，位于左側(cè)的壓裂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在底座上的滾輪架，滾輪架的上端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有兩個(gè)滾輪，兩個(gè)滾輪對稱位于活動(dòng)管的上側(cè)和下側(cè)，兩個(gè)滾輪均與活動(dòng)管嚙合接觸，其中一個(gè)滾輪的中心軸上連接有驅(qū)動(dòng)手柄；所有滾輪的外圓周面均設(shè)有防滑紋。

巖樣卡套包括由四塊截面呈弧形的壁板形成的一個(gè)圓筒形的管道，兩塊相鄰的壁板之間設(shè)有導(dǎo)向連接框架，導(dǎo)向連接框架相對兩側(cè)分別設(shè)有用于穿設(shè)壁板的導(dǎo)向孔。

套筒右端設(shè)有用于遮蓋煤粉收集瓶的擋罩。

采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下有益效果：本實(shí)用新型通過壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)能夠充分模擬不同水壓、砂比及排量等水力壓裂條件；通過控制圍壓泵能設(shè)置不同地層壓力，實(shí)現(xiàn)對煤層氣井現(xiàn)場水力壓裂情況的模擬；注氣系統(tǒng)用于調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)的壓力、氣體流量，保持煤樣中氣體流量的穩(wěn)定，同時(shí)用于移除煤樣壓裂后產(chǎn)出的煤粉；壓裂測試系統(tǒng)通過活動(dòng)管的來回移動(dòng)，保證了壓裂孔的開啟與閉合，計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)中壓力傳感器、流量計(jì)等設(shè)備記錄進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)反饋至控制設(shè)備，進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)調(diào)控，通過記錄的數(shù)據(jù)對滲透率進(jìn)行計(jì)算；巖樣卡套包括由四塊截面呈弧形的壁板形成的一個(gè)圓筒形的管道，兩塊相鄰的壁板之間設(shè)有導(dǎo)向連接框架；這樣特殊的設(shè)計(jì)可是巖樣卡套的徑向能夠擴(kuò)張或收縮，保證了煤樣受力均勻，同樣確保了煤樣的完整性；套筒右端設(shè)有用于遮蓋煤粉收集瓶的擋罩，擋罩用于放置煤粉向外排出時(shí)落在煤粉收集瓶外邊。

綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，通過壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)依次向壓裂管注入前置液、攜砂液、頂替液，通過注氣系統(tǒng)和圍壓裝置向環(huán)形夾持器注入高壓氣體以及調(diào)節(jié)高壓氣體的注入量，通過控制電腦連接壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)、注氣系統(tǒng)、圍壓裝置、監(jiān)測裝置、環(huán)形夾持器和壓裂管，監(jiān)測不同煤層屬性參數(shù)、不同地層應(yīng)力參數(shù)、不同粒徑條件下煤層壓裂和模擬壓裂作用下產(chǎn)出的煤粉排出量。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中注氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中A處的放大圖；

圖6是圖4中B處的放大圖；

圖7是巖心墊塊的左端面視圖；

圖8是巖心墊塊的截面視圖；

圖9是篩狀墊塊的左端面視圖；

圖10是巖樣卡套的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是巖樣卡套上相鄰兩塊壁板連接處的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

如圖1-11所示，模擬煤層壓裂作用排采煤粉變化監(jiān)測裝置，包括壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)Ⅰ、注氣系統(tǒng)Ⅱ、壓裂測試系統(tǒng)Ⅲ和計(jì)算機(jī)Ⅳ；注氣系統(tǒng)Ⅱ的出氣端與壓裂測試系統(tǒng)Ⅲ的進(jìn)氣端連接；計(jì)算機(jī)Ⅳ分別通過數(shù)據(jù)線與壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)Ⅰ、注氣系統(tǒng)Ⅱ和壓裂測試系統(tǒng)Ⅲ連接；

壓裂圍壓動(dòng)力系統(tǒng)Ⅰ包括壓裂液注入裝置和圍壓加載裝置，壓裂液注入裝置的出液端通過壓裂管1與壓裂測試系統(tǒng)Ⅲ的進(jìn)液端連接；壓裂液注入裝置包括第一集線器2、平流泵3、第一壓力計(jì)4和若干個(gè)壓裂液儲(chǔ)存缸5，所有的壓裂液儲(chǔ)存缸5分別通過第一管道6與壓裂管1的進(jìn)液口連接，其中一個(gè)壓裂液儲(chǔ)存缸5內(nèi)設(shè)有自動(dòng)攪拌器7，壓裂液儲(chǔ)存缸5內(nèi)可以分別放置壓裂液和砂液混合液，自動(dòng)攪拌器7對裝有砂液的壓裂液儲(chǔ)存缸5進(jìn)行攪拌，保證砂液均勻，避免因砂液不均勻造成砂比不均勻，影響壓裂；每根第一管道6上均設(shè)有自動(dòng)控制閥8，平流泵3和第一壓力計(jì)4依次設(shè)置在壓裂管1上，平流泵3、自動(dòng)攪拌器7以及所有的自動(dòng)控制閥8分別通過數(shù)據(jù)線與第一集線器2連接；圍壓加載裝置包括圍壓泵9、第二集線器10和電機(jī)15，圍壓泵9包括泵體11、活塞12和螺桿13組成，泵體11外形為圓筒形且泵體11垂直設(shè)置，泵體11的外殼為雙層結(jié)構(gòu)，泵體11內(nèi)壁沿其軸向方向設(shè)有導(dǎo)向槽，活塞12的外緣設(shè)有導(dǎo)向塊，活塞12通過導(dǎo)向塊插設(shè)在導(dǎo)向槽內(nèi)與泵體11滑動(dòng)連接，活塞12外緣與泵體11的內(nèi)壁密封連接，活塞12的底面同軸向設(shè)有套管64，套管64內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，螺桿13同軸線插設(shè)在泵體11內(nèi)，螺桿13的上端穿設(shè)在套管64內(nèi)且與套管64螺紋連接，螺桿13的下端伸入到泵體11的外殼內(nèi)后固定連接有從動(dòng)輪14，電機(jī)15的主軸垂直向下連接有主動(dòng)輪16，主動(dòng)輪16通過皮帶與從動(dòng)輪14連接，沿泵體11的軸向方向并排間隔設(shè)有若干組激光測長器17；泵體11頂部通過第二管道18與壓裂測試系統(tǒng)Ⅲ連接，第二管道18上設(shè)有第二壓力計(jì)19；電機(jī)15、第一壓力計(jì)4、第二壓力計(jì)19以及所有的激光測長器17分別通過數(shù)據(jù)線與第二集線器10連接，第一集線器2和第二集線器10分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)Ⅳ連接。

注氣系統(tǒng)Ⅱ包括氣瓶20，氣瓶20通過注氣管21連接有管路匯集器22，注氣管21上沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)有空氣壓縮機(jī)23、氣體增壓泵24、增壓器25、減壓閥26、第三壓力計(jì)27和安全閥28；管路匯集器22的出氣口與壓裂測試系統(tǒng)Ⅲ的進(jìn)氣口連接。

壓裂測試系統(tǒng)Ⅲ包括夾持器29、底座30和壓裂控制裝置，夾持器29包括套筒31和巖樣卡套32，套筒31為左右通透的圓筒形結(jié)構(gòu)，套筒31通過支架61沿左右水平方向上固定在底座30上，巖樣卡套32外形為圓筒形，巖樣卡套32位于套筒31內(nèi)且與套筒31同軸線設(shè)置，巖樣卡套32的長度小于套筒31的長度，壓裂管1外套設(shè)有一段活動(dòng)管33，活動(dòng)管33外套設(shè)有固定管34，活動(dòng)管33的長度大于固定管34的長度，固定管34于套筒31同軸線設(shè)置且固定管34穿設(shè)在巖樣卡套32內(nèi)；固定管34上沿軸向方向開設(shè)有至少一排第一通孔35，每排第一通孔35等距間隔布置，活動(dòng)管33上沿軸向方向開設(shè)有與第一通孔35對應(yīng)連通的第二通孔36，壓裂管1上沿軸向方向開設(shè)有與第二通孔36對應(yīng)連通的壓裂孔37，所有的壓裂孔37、第二通孔36以及第一通孔35均位于巖樣卡套32內(nèi)；巖樣卡套32內(nèi)壁與固定管34外壁之間形成巖樣填充腔38，固定管34的左端部從左到右依次套設(shè)有左內(nèi)環(huán)39、支撐環(huán)40和巖心墊塊41，巖心墊塊41用于封堵巖樣卡套32的左端且位于巖樣卡套32的內(nèi)部，左內(nèi)環(huán)39位于套筒31的左端，左內(nèi)環(huán)39與套筒31之間設(shè)有左外環(huán)42，左外環(huán)42分別與左內(nèi)環(huán)39和套筒31螺紋連接，支撐環(huán)40分別與左內(nèi)環(huán)39和巖心墊塊41頂壓配合；固定管34的右端部從左到右依次套設(shè)有篩狀墊塊43和右內(nèi)環(huán)44，篩狀墊塊43用于封堵巖樣卡套32的右端且位于巖樣卡套32的內(nèi)部，右內(nèi)環(huán)44位于套筒31的右端，右內(nèi)環(huán)44與套筒31之間設(shè)有右外環(huán)45，右外環(huán)45分別與右內(nèi)環(huán)44和套筒31螺紋連接；巖樣卡套32外壁與套筒31內(nèi)壁之間形成圍壓腔室46，泵體11頂部通過第二管道18與圍壓腔室46連通；

巖心墊塊41的左端面至少開設(shè)有一個(gè)注氣孔47，巖心墊塊41內(nèi)開設(shè)有至少一個(gè)右端敞口的環(huán)形槽48，注氣孔47與環(huán)形槽48連通；管路匯集器22的出氣口通過第三管道49與巖心墊塊41上的注氣孔47連接；右內(nèi)環(huán)44上穿設(shè)有第四管道50，第四管道50上沿液體流動(dòng)方向依次設(shè)有第四壓力計(jì)51、流量計(jì)52和第一回壓閥53，底座30上設(shè)有煤粉收集瓶65和壓裂液收集瓶54，壓裂液收集瓶54位于第四管道50的出液口正下方；壓裂管1的出液口處設(shè)有第二回壓閥55；

壓裂控制裝置用于驅(qū)動(dòng)活動(dòng)管33移動(dòng)，第一回壓閥53、第二回壓閥55、第四壓力計(jì)51和流量計(jì)52分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)Ⅳ連接。

壓裂控制裝置包括兩組對稱設(shè)置在套筒33左端和右端的壓裂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，位于左側(cè)的壓裂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在底座30上的滾輪架56，滾輪架56的上端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有兩個(gè)滾輪57，兩個(gè)滾輪57對稱位于活動(dòng)管33的上側(cè)和下側(cè)，兩個(gè)滾輪57均與活動(dòng)管33嚙合接觸，其中一個(gè)滾輪57的中心軸上連接有驅(qū)動(dòng)手柄58，所有的滾輪57外圓周面均設(shè)有防滑紋。

巖樣卡套32包括由四塊截面呈弧形的壁板59形成的一個(gè)圓筒形的管道，兩塊相鄰的壁板59之間設(shè)有導(dǎo)向連接框架60，導(dǎo)向連接框架60相對兩側(cè)分別設(shè)有用于穿設(shè)壁板的導(dǎo)向孔62。

套筒31右端設(shè)有用于遮蓋煤粉收集瓶65的擋罩63。

采用模擬煤層壓裂作用排采煤粉變化監(jiān)測裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：

（1）、煤樣制作；根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選取所需區(qū)塊的煤樣，破碎煤樣，篩選不同粒徑的煤粉，根據(jù)不同粒徑的煤粉進(jìn)行膠結(jié)后壓制成圓筒形的煤樣，在壓制時(shí)確保成型后煤樣的內(nèi)徑與固定管34的外徑相同；

（2）、煤樣力學(xué)性質(zhì)測試；將制作的粒徑不同的煤樣選取若干進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)測試；

（3）、組裝實(shí)驗(yàn)裝置和氣密性檢測；連接所有的實(shí)驗(yàn)裝置以及管道，同時(shí)檢查夾持器29連通情況和實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性；

（4）、實(shí)驗(yàn)分組與測試；對制作的煤樣進(jìn)行分組編號，然后將煤樣裝入夾持器29中進(jìn)行壓裂實(shí)驗(yàn)，壓裂結(jié)束后，收集產(chǎn)出的煤粉，并進(jìn)行烘干處理，之后對煤粉的粒徑、質(zhì)量以及礦物含量測試，分析壓裂作用產(chǎn)出煤粉組成成分及煤粉產(chǎn)出特征，同時(shí)在壓裂前后通過測試壓力變化和氣體流量變化，對壓裂前后及煤粉排出前后的樣品滲透率進(jìn)行測試分析；

（5）、綜合研究；通過計(jì)算機(jī)Ⅳ設(shè)定壓裂工藝參數(shù)并結(jié)合實(shí)驗(yàn)分組，測試出不同壓裂工藝參數(shù)情況下煤粉產(chǎn)出量、產(chǎn)出粒徑以及煤粉中礦物含量，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)測試煤樣壓裂前后滲透率變化特征，分析煤粉產(chǎn)出原因及不同地區(qū)不同粒徑下煤樣產(chǎn)出煤粉規(guī)律。

步驟（4）中煤樣裝入夾持器29中進(jìn)行壓裂測試的具體步驟為：

a）、擰下右內(nèi)環(huán)44和右外環(huán)45，取下篩狀墊塊43，然后將煤樣裝入巖樣卡套32的巖樣填充腔38內(nèi)，接著裝配上篩狀墊塊43，最后重新將右內(nèi)環(huán)44和右外環(huán)45螺紋連接在初始位置；

b）、對煤樣施加圍向壓力；在計(jì)算機(jī)Ⅳ上設(shè)定圍壓值，然后通過計(jì)算機(jī)Ⅳ操控電機(jī)15啟動(dòng)，電機(jī)15帶動(dòng)主動(dòng)輪16轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輪16帶動(dòng)從動(dòng)輪14轉(zhuǎn)動(dòng)，從而螺桿13轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿13推動(dòng)活塞12向上移動(dòng)，活塞12將泵體11內(nèi)的水通過第二管道18壓入圍壓腔室46，當(dāng)?shù)诙毫τ?jì)19監(jiān)測到壓力值達(dá)到設(shè)定的圍壓值時(shí)，電機(jī)15停止啟動(dòng)；

c）、通過操控計(jì)算機(jī)Ⅳ打開所有的自動(dòng)控制閥8，平流泵3啟動(dòng)，平流泵3將壓裂液儲(chǔ)存缸5內(nèi)的壓裂液壓入壓裂管1內(nèi)，通過第一壓力計(jì)4監(jiān)測壓裂管1內(nèi)的壓力，確保壓裂液的壓力與圍壓相同；

d）、通過控制計(jì)算機(jī)Ⅳ打開空氣壓縮機(jī)23、氣體增壓泵24、增壓器25、減壓閥26和安全閥28，氣瓶20內(nèi)的高壓氣通過注氣管21和第三管道49進(jìn)入巖樣卡套32中的煤樣內(nèi)，通入高壓氣的過程中保持氣體流量的穩(wěn)定以及氣體壓力穩(wěn)定；

e）、在注氣過程中，第三壓力計(jì)27、第四壓力計(jì)51和流量計(jì)52對系統(tǒng)中氣體壓力、流量進(jìn)行記錄并反饋至計(jì)算機(jī)Ⅳ，進(jìn)行壓裂前煤樣滲透率測試，滲透率測試結(jié)束后，注氣系統(tǒng)Ⅱ關(guān)閉；

f）、進(jìn)行壓裂加載；轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手柄58，驅(qū)動(dòng)手柄58帶動(dòng)滾輪57轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪57拉動(dòng)活動(dòng)管33移動(dòng)，最終壓裂孔37、第一通孔35和第二通孔36對齊連通，壓裂液由壓裂孔37、第一通孔35和第二通孔36注入煤樣，提高平流泵3的功率使壓裂液的壓力增大，開始進(jìn)行對煤樣的壓裂，壓裂結(jié)束后，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手柄58，使第二通孔36與壓裂孔37錯(cuò)開；接著打開注氣系統(tǒng)Ⅱ開始向煤樣中注氣，打開第二回壓閥55，高壓氣將煤樣中殘留的壓裂液通過篩狀墊塊43以及第四管道50向外排出至壓裂液收集瓶54內(nèi)；

g）、去掉右內(nèi)環(huán)44，然后增加注氣壓力，將煤樣中的煤粉通過篩狀墊塊43排出至煤粉收集瓶65，然后對煤粉收集瓶65內(nèi)的煤粉進(jìn)行測試，當(dāng)巖樣卡套32內(nèi)的煤粉排出完畢后，關(guān)閉注氣系統(tǒng)Ⅱ，重新將右內(nèi)環(huán)44裝上，打開注氣系統(tǒng)Ⅱ，通過第四壓力計(jì)51、流量計(jì)52和第一回壓閥53對煤粉排出后的煤樣進(jìn)行滲透率測試，并記錄結(jié)果，得出壓裂后煤樣滲透率。