1.一种煤层气原位排采试验装置,其特征在于,包括煤样(17)、三轴压力室(5)、恒压恒流泵(11)、测量罐(9)、参比罐(8)、高压气瓶(7)以及DAS数据采集系统(12);
所述煤样(17)环向包裹于热缩管(2)中,放置于三轴压力室(5)内,所述煤样(17)与三轴压力室(5)接触的外壁中部设置有连接应变传感器(23)的环向引伸计(3),所述煤样(17)两端分别设置有超声波探头(4),所述超声波探头(4)连接有损伤传感器(24);所述三轴压力室(5)外部套设有用于加热煤样(17)的加热套(1);
所述恒压恒流泵(11)分别通过连接管路连接于三轴压力室(5)两端的轴压和围压端口,用于向三轴压力室(5)内注入泵液,对煤样(17)施加指定的轴压和围压,两个连接管路上分别设置有第一压力传感器(18)和第二压力传感器(19);
所述测量罐(9)和参比罐(8)均放置于恒温水浴(10)中,所述测量罐(9)一端连接三轴压力室(5)出气端口,其连接管路上设置有安全阀(16)和第三压力传感器(20),另一端设置排气口(6)连接大气,其连接管路上设置有第四压力传感器(21);所述参比罐(8)一端连接三轴压力室(5)进气端口,其连接管路上设置有第五压力传感器(22),另一端连接高压气瓶(7),其连接管路上设置有三通阀(14),所述三通阀(14)其中一端连接大气;
所述DAS数据采集系统(12)分别与各传感器电连接,用于实时采集各传感器所接收的数据并导入计算机(13)中进行分析。
2.一种使用权利要求1所述的煤层气原位排采试验装置进行排采试验的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.在三轴压力室(5)内放入用热缩管(2)密封完成的标准煤样(17),煤样(17)外壁中部放置有环向引伸计(3),煤样(17)顶部和底部分别放入超声波探头(4),封闭三轴压力室(5),连接恒压恒流泵(11),进气端口连接参比罐(8),出气端口连接测量罐(9);
S2.在三轴压力室(5)外部套设加热套(1),并设定所需试验温度对标准煤样(17)进行加热;
S3.利用恒压恒流泵(11)向三轴压力室(5)内注入泵液,对标准煤样(17)施加指定的轴压和围压;
S4.利用高压气瓶(7)通过三通阀(14)向参比罐(8)内注入一定压力的气体;
S5.利用参比罐(8)向煤样(17)进气端口注入指定压力的气体,观察第三压力传感器(20)所监测煤样(17)内气体压力值,直至数值不再变化,即吸附平衡,关闭参比罐(8),停止注气;
S6.利用各传感器记录标准煤样(17)的径向和轴向应变、轴向声波波速以及气体压力参数;
S7.开启安全阀(16)并调节安全阀(16)的开度,通过测量罐(9)进行煤层气排采,观察第三压力传感器(20)所监测煤样(17)内气体压力值,直至数值不再变化,关闭安全阀(16);
S8.调节恒压恒流泵(11)降低围压,使标准煤样(17)的径向位移恢复到初始值;
S9.重复S7-S8,直到排采完成。
3.根据权利要求2所述的一种煤层气原位排采试验方法,其特征在于,所述高压气瓶(7)中气体为CH4或CO2或N2或He。