1.一种通过火烧煤层提高煤层气产量的模拟实验装置,其特征在于:其包括注入单元、煤岩燃烧单元、点火单元、采气及计量单元以及监测单元,所述注入单元用于提供气源,并将气体注入燃烧管使煤样吸附气体,并且可以注入空气为煤燃烧提供氧气,其包括空气压缩机、氦气和甲烷储气罐、调压阀以及电子流量计;
所述煤岩燃烧单元包括煤岩燃烧管、防护罩以及水循环降温装置,所述煤岩燃烧管用于装填煤样并使煤在其中燃烧,所述防护罩设在所述煤岩燃烧管外部,所述防护罩与所述煤岩燃烧管外壁之间形成一个环形空间,所述环形空间用于充填降温的循环水,所述水循环降温装置用于为系统降温;
所述点火单元为高温干烧电热棒,用于实现自动点火;
所述采气及计量单元包括真空泵、冷却器、电子流量计以及集气罐,真空泵与燃烧管之间产生压差使气体采出进入集气罐,所述电子流量计用于计量气体的体积,所述集气罐用于储存采出的气体,所述冷却器用于冷却高温的气体;
所述监测单元包括多个压力计以及温度感应器,所述压力计以及温度感应器等间距布置在所述煤岩燃烧管上,其配置用于监测燃烧过程中不同位置的压力和温度。
2.根据权利要求1所述的通过火烧煤层提高煤层气产量的模拟实验装置,其特征在于:所述压力计为压力计,所述温度感应器为热电偶温度监测计。
3.根据权利要求1所述的通过火烧煤层提高煤层气产量的模拟实验装置,其特征在于:所述煤岩燃烧管的出口端设置有盖体,所述盖体内设置有耐高温密封条。
4.一种基于权利要求1所述的通过火烧煤层提高煤层气产量的模拟实验装置进行模拟实验的方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、把煤岩粉碎筛分,选择颗粒直径在2-3mm之间的煤岩样,放置在干燥箱中烘干一段时间,然后装填煤岩样到煤岩燃烧管内压实,拧紧盖体保证密封,之后打开煤岩燃烧管的出口端开关抽真空,然后再关闭所有开关;
S2、把煤岩燃烧管的进口端连接上甲烷储气罐,打开进气端开关,向煤岩燃烧管内注入甲烷,压力平衡后关闭进气端开关,记录注入的总气量V1;让煤岩充分吸附,等待压力稳定,吸附达到平衡后,打开排气开关自然释放掉游离的甲烷,记录排放掉的甲烷气体量V2,关上排气开关,计算出燃烧管中煤样总的吸附气量V吸附;
S3、在煤岩燃烧管出口端利用真空泵抽汲甲烷气体,当无甲烷气体产出后,关闭出口端开关,等待解吸时间t1后再打开抽气系统排气,直到无气体产出后关闭出口端开关,反复操作步骤S3,直至时间t1后再打开系统,当无气体产出后停止抽气,关闭出口端开关,计算总产出的甲烷气体量V3;
S4、在煤岩燃烧管进口端注入空气后关闭,计量注入的空气量,并打开高温干烧电热棒点火,利用监测单元监测高温干烧电热棒附近的温度,监测点火成功后,打开进气开关注入空气,关掉高温干烧电热棒的电源,打开煤岩燃烧管的出口端,抽取气体,并计量气体,燃烧前缘推进到煤岩燃烧管距离s处时,关闭进气开关,熄火,继续抽气,当无气体产出后,关闭整个系统,等待解吸时间t1后再打开抽气系统开关抽气,直到无气体产出后关闭出口端开关,反复操作上述间歇抽气的过程,当间隔时间t1后再打开系统至无气体产出后,间歇时间延长至t2,抽取气体直至无气体产出后,关闭煤岩燃烧管出口端开关,结束整个采气操作,计算出点火后累计产出的甲烷气体量V4;
S5、利用气相色谱仪分析多类气体的相对含量,计量集气罐中甲烷和其它气体的总量,计算出火烧煤层提高产气量的幅度;
S6、通过重复步骤S1-S5,不断改变点火的时间、注入空气量、注入空气速度、抽气速度、控制火烧前缘的推进速度和距离,得出最合理的注采参数。
5.根据权利要求4所述的模拟实验方法,其特征在于:步骤S4中当监测单元监测高温干烧电热棒附近的温度为700摄氏度时,判定点火成功。
6.根据权利要求4所述的模拟实验方法,其特征在于:时间t1为24h,时间t2为48h,距离s为500mm。
7.根据权利要求4所述的模拟实验方法,其特征在于:步骤S5的多类气体包括CH4、CO2、CO、O2以及N2。
8.根据权利要求4所述的模拟实验方法,其特征在于:步骤S5中计算火烧煤层提高产气量的幅度的具体方法为S51、采出气体,通过气相色谱仪测出各气体的含量,计算出总的CH4产出量V采:V采=V3+V4
S52、计算火烧煤层提高的CH4产量的百分比β和总的CH4采收率η:
V吸附=V1-V2
V1为总的注入CH4量,单位为m3;V2为排放掉的CH4量,单位为m3;V吸附为燃烧管中煤样吸附的总CH4量,单位为m3;V3为模拟常规开采阶段的CH4产量,单位为m3;V4为模拟火烧煤层阶段的CH4产量,单位为m3;V采为抽采出的总CH4量,单位为m3;β为火烧煤层提高的CH4产量的百分比,单位为%;η为总的CH4采收率,单位为%。
9.根据权利要求4所述的模拟实验方法,其特征在于:步骤S6具体包括以下步骤:
S61、首先按照步骤S3完成常规采气,计量累计产出的CH4量V3,然后按照步骤S4完成点火和火烧采气,计量累计产出的CH4量V4,通过改变步骤S3的抽气周期次数,不断地改变点火时间,或不经过常规抽气直接点火,对比不同点火时间累计产出的CH4量V4,优化出最合理火烧时机;
S62、按照步骤S4完成点火和火烧采气,根据温度监测数据,通过不断变换火烧半径,对比不同燃烧半径条件下累计产出的CH4量V4,优化出最合理的燃烧半径;
S63、按照步骤S4完成点火和火烧采气,通过不断变换注空气的速度,控制火烧前缘的推进速度,对比不同注空气速度下的累计产出的CH4量V4,优化出最合理的注空气速度和火烧前缘的推进速度。