增加环形空间3-6内的围压，至热缩管3-1内压力和环形空间3-6内的围压稳定在试验设计压力；
[0062]打开气体样品采集系统7中气液分离容器7-2和调压阀IV7-3之间管路上的阀门
7-4a和气相色谱仪7-1与气液分离容器7-2之间管路上的阀门7_4c，用气相色谱仪7_1检测产出气体的组分变化；
[0063]启动控制软件自动采集样品室3内的时间、压力、温度等相关数据；
[0064](d)采集试验中的气体样品:打开气体样品采集系统7中气液分离容器7-2和调压阀IV7-3之间管路上的阀门7-4a和气液分离容器7_2上部的阀门7_4b，试验气体经过调压阀IV7-3、气体流量计IV7-5进入气液分离容器7-2，通过气液分离容器7_2上部的阀门7_4b采集试验中或试验后的气体样品，冷凝后的液体留在气液分离容器7-2中；
[0065](e)试验系统清理:试验结束后，打开抽真空系统6中真空容器6-2和样品室3之间管路上的阀门6-4c以及真空容器6-2上靠近底部处的阀门6-4b，将热缩管3-1内的气体慢慢泄放；同时，通过环压跟踪泵8-1将环形空间3-6内的围压卸掉；解除气路连接，冷却降温；取出夹持器3-5上的热缩管3-1，取出垫块3-2a和O型圈3_2b，取出样品及型煤垫片
3-3。
[0066]本试验方法的试验压力为0.1MPa?25MPa，试验温度为室温?150°C，能够模拟不同深度煤层的压力和温度。
【主权项】
1.一种超临界CO 2注入与煤层气强化驱替模拟试验方法，其特征在于:在样品室(3)和参照缸(4)中模拟深部煤层高温、高压、密封环境，由加压系统(2)向样品室(3)和参照缸(4)提供压力和气源，由恒温系统向样品室(3)和参照缸(4)提供温度，由超临界二氧化碳生成与注入系统(I)产生并向样品室(3)提供超临界二氧化碳，由环压跟踪与测量系统(8)为样品室(3)提供环压，由电气控制及监控系统进行整个试验过程的监控和数据采集、显示、存储，通过气体样品采集系统(7)完成试验中与试验后试验样品的收集、冷凝、泄压、气液分离、气体组分分析等功能，具体步骤如下: (a)试样装罐:对煤样进行预处理；接通电源，接通超临界二氧化碳生成与注入系统(I)和加压系统⑵；将煤样放入热缩管(3-1)内前，在热缩管(3-1)内壁涂凡士林，每放入一段煤样，加入一个型煤垫片(3-3)，放置时，型煤垫片(3-3)的轴线与热缩管(3-1)的轴线重合；将热缩管(3-1)套在垫块(3-2a)上进行密封并对热缩管(3-1)进行热缩，最后用两个O型圈(3-2b)分别套在两个垫块(3-2a)外的热缩管上，进一步密封热缩管(3_1);将热缩管(3-1)放入夹持器(3-5)中并置于恒温空气浴(5)内； (b)气密性检查:打开抽真空系统(6)中真空泵(6-1)和真空容器(6-2)之间管路上的阀门(6_4a)以及真空容器(6-2)和样品室(3)之间管路上的阀门(6_4c)，利用抽真空系统(6)对装置抽真空；关闭所有阀门，由环压跟踪泵(8-1)对环形空间(3-6)加围压至2MPa，向参照缸(4)和样品室(3)注入高纯氦气，打开抽真空系统(6)中真空容器(6-2)和样品室(3)之间管路上的阀门(6-4c)以及真空容器(6-2)上靠近底部处的阀门(6-4b)，待装置内部空气被替换出去后关闭真空容器(6-2)上靠近底部处的阀门(6-4b)，打开真空泵(6-1)和真空容器(6-2)之间管路上的阀门^_4a)，对装置进行抽真空处理；关闭所有阀门，使恒温空气浴(5)对参照缸(4)和样品室(3)加热至要求温度；通过气体增压泵(2-3)向参照缸(4)注入高纯氦气，使参照缸(4)内压力高于试验最高压力IMPa，关闭加压系统(2)与样品室(3)和参照缸(4)连接的总管路上的阀门(2-8g)，打开参照缸(4)入口处管路上的阀门(2-8h)和样品室(3)入口处管路上的阀门(2-8i)，同时增加热缩管(3-1)外的环形空间(3-6)内的围压，保证热缩管(3-1)内的压力和环形空间(3-6)内的围压同时升高至参照缸(4)和样品室(3)平衡后的压力，关闭参照缸(4)入口处管路上的阀门(2-8h)和样品室(3)入口处管路上的阀门(2-8i);系统采集参照缸(4)和样品室(3)内的压力数据，观察压力是否平稳，若压力不平稳，则重复步骤(a);若参照缸(4)和样品室(3)内的压力平稳，打开抽真空系统(6)中真空容器(6-2)和样品室(3)之间管路上的阀门(6-4c)以及真空容器(6-2)上靠近底部处的阀门(6-4b)，将热缩管(3-1)内的气体慢慢泄放，同时，通过环压跟踪泵(8-1)卸掉环形空间(3-6)内的围压； (c)进行驱替模拟:由环压跟踪泵(8-1)对环形空间(3-6)加围压至2MPa，打开抽真空系统(6)中真空泵(6-1)和真空容器(6-2)之间管路上的阀门(6-4a)以及真空容器(6_2)和样品室⑶之间管路上的阀门(6-4c)，利用抽真空系统(6)对装置抽真空，向参照缸(4)和样品室(3)注入高纯甲烷，再抽真空，重复3-5次； 关闭所有阀门，设置并调节系统温度，使参照缸(4)和样品室(3)的温度稳定在试验温度； 向参考缸(4)注入甲烷气体，使其压力达到试验设计压力，关闭加压系统(2)与样品室(3)和参照缸(4)连接的总管路上的阀门(2-8g)，打开参照缸(4)入口处管路上的阀门(2-8h)和样品室(3)入口处管路上的阀门(2-8i)，同时增加环形空间(3-6)内的围压； 停止注入气体，待热缩管(3-1)内压力和环形空间(3-6)内的围压稳定；一旦热缩管(3-1)内压力下降，继续注入甲烷，直至热缩管(3-1)内压力和环形空间(3-6)内的围压稳定在试验设计压力； 热缩管(3-1)内压力稳定在试验设计压力，且温度稳定后，根据试验设计，利用超临界二氧化碳生成与注入系统I向装置内注入超临界CO2，同时增加环形空间(3-6)内的围压，至热缩管(3-1)内压力和环形空间(3-6)内的围压达到试验设计压力； 打开气体样品采集系统(7)中气液分离容器(7-2)和调压阀IV(7-3)之间管路上的阀门(7-4a)和气相色谱仪(7-1)与气液分离容器(7-2)之间管路上的阀门(7_4c)，用气相色谱仪(7-1)检测产出气体的组分变化； 启动控制软件自动采集样品室(3)内的时间、压力、温度等相关数据； (d)采集试验中的气体样品:打开气体样品采集系统(7)中气液分离容器(7-2)和调压阀IV(7-3)之间管路上的阀门(7-4a)和气液分离容器(7_2)上部的阀门(7_4b)，通过气液分离容器(7-2)上部的阀门(7-4b)采集气体样品； (e)试验系统清理:试验结束后，打开抽真空系统(6)中真空容器(6-2)和样品室(3)之间管路上的阀门^-4C)以及真空容器(6-2)上靠近底部处的阀门(6-4b)，将热缩管(3-1)内的气体慢慢泄放；同时，通过环压跟踪泵(8-1)卸掉环形空间(3-6)内的围压；解除气路连接，冷却降温；取出夹持器(3-5)上的热缩管(3-1)，取出密封件，取出煤样及型煤垫片(3-3) ο
2.根据权利要求1所述的一种超临界CO2注入与煤层气强化驱替模拟试验方法，其特征是:所述的试验压力为0.1MPa?25MPa，试验温度为室温?150°C。
3.根据权利要求2所述的一种超临界CO2注入与煤层气强化驱替模拟试验方法，其特征是:样品室(3)和参照缸(4)保压过程中，管路和容器密封圈无泄漏时，压力波动范围在0.05MPa以下，温度波动在0.5°C以内。
4.根据权利要求1所述的一种超临界CO2注入与煤层气强化驱替模拟试验方法，其特征是:对热缩管(3-1)进行热缩时，先将热缩管(3-1)两侧棱热缩至平滑，再采用从一端到另一端螺旋式上升的路径对热缩管(3-1)进行整体热缩。
【专利摘要】本发明公开了一种超临界CO2注入与煤层气强化驱替模拟试验方法，属于煤层气开采领域，在样品室(3)和参照缸(4)中模拟深部煤层高温、高压、密封环境，由加压系统(2)和恒温系统提供压力、气源和温度，由超临界二氧化碳生成与注入系统(1)提供超临界CO2，由环压跟踪与测量系统(8)提供环压，由电气控制及监控系统监控试验过程，通过气体样品采集系统(7)完成试验气体样品的收集及组分分析，方法的具体步骤为：试样装罐、气密性检查、进行驱替试验、采集试验中的气体样品、试验系统清理。本方法能够在试验室内实现超临界CO2注入与煤层气强化驱替模拟试验，且控温精度高、温度波动性小、安全可靠。
【IPC分类】G01N33-00
【公开号】CN104777269
【申请号】CN201510130087
【发明人】桑树勋, 刘世奇, 贾金龙, 赵刚强, 王文峰, 曹丽文, 刘会虎, 徐宏杰, 刘长江, 周效志, 黄华州, 王冉
【申请人】中国矿业大学, 徐州唐人机电科技有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月24日