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专利号: 2019111880915
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤层透气性原位测量方法,其特征在于,该方法采用移动式快速煤岩透气性测量仪,移动式快速煤岩透气性测量仪包括导杆、支撑套管、左主封隔器、右主封隔器、左次封隔器、右次封隔器、第一高压气瓶、第二高压气瓶和数据记录仪;

所述导杆连接所述支撑套管,支撑套管上设置左主封隔器和右主封隔器,左主封隔器和右主封隔器均环绕支撑套管布置,左主封隔器和右主封隔器之间留有间距;

支撑套管上于左主封隔器的外侧设置左次封隔器,支撑套管上于右主封隔器的外侧设置右次封隔器,左次封隔器和右次封隔器均环绕支撑套管布置,左次封隔器和左主封隔器之间留有间距,右次封隔器和右主封隔器之间留有间距;

第一高压气瓶经注气管路分别连接左次封隔器、左主封隔器、右主封隔器和右次封隔器,注气管路上设置有第一阀门,注气管路上且于第一阀门的外侧设置有第一压力表,注气管路上且于第一阀门的内侧连接有排气管路,排气管路上设置有排气阀;

第二高压气瓶连接测量管路的一端,测量管路的另一端位于左主封隔器和右主封隔器之间,测量管路上设置有第二压力表和第二阀门;

注气管路上且于第一阀门的内侧设置有第一压力传感器,左次封隔器和左主封隔器之间设置有第二压力传感器,右次封隔器和右主封隔器之间设置有第三压力传感器,左主封隔器和右主封隔器之间设置有第四压力传感器,数据记录仪分别信号连接第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器;

该方法包括以下步骤:

步骤一、沿煤层打钻孔并清洗钻孔内岩屑;

步骤二、通过导杆将支撑套管及其上的各封隔器送至钻孔内的一个设定位置;

步骤三、通过第一高压气瓶经注气管路对各封隔器充气使膨胀,通过第一压力表、数据记录仪观察压力至设定数值后关闭第一阀门;

步骤四、通过第二高压气瓶经测量管路向左主封隔器、右主封隔器、支撑套管外壁以及钻孔内壁共同围成测量封闭空间注气,待数据记录仪经第四压力传感器检测压力达到设定数值保持稳定后关闭第二阀门,数据记录仪持续经第四压力传感器检测压力下降到稳定停止测量;

在步骤三和步骤四过程中,数据记录仪经第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器检测测量封闭空间的是否漏气,若存在漏气则测量失效,需重新测量;

步骤五、停止测量后,打开排气阀,将各封隔器内高压气体通过排气管路放气,待放气完毕后关闭排气阀,重复步骤二至步骤四;

步骤六、由数据记录仪记录测量封闭空间内压力‑时间曲线,对压力‑时间曲线以为纵坐标、测量时间t为横坐标进行坐标变换,求坐标变换后一次函数的斜率b,则煤层透气性系数λ计算如下,

其中,

α为常数,由钻孔长度和钻孔半径决定, b为坐标变换后一次函数的3

斜率;L为钻孔长度,m;rb为钻孔半径,m;Vt为测压区间体积,m ;Pt为时间t时的钻孔瓦斯压力,MPa;P0为煤层原始瓦斯压力,MPa;Ps为标准状态的瓦斯压力,取0.1,Mpa。

2.根据权利要求1所述的煤层透气性原位测量方法,其特征在于:各封隔器均设置为气囊,气囊包括由内向外层叠设置的内气囊和外气囊,所述内气囊环绕支撑套管布置,所述外气囊环绕内气囊布置。

3.根据权利要求2所述的煤层透气性原位测量方法,其特征在于:所述内气囊由材料A制成,所述外气囊由材料B制成,材料A的硬度大于材料B的硬度。

4.根据权利要求1所述的煤层透气性原位测量方法,其特征在于:注气管路和测量管路均位于所述支撑套管的内部。

5.根据权利要求4所述的煤层透气性原位测量方法,其特征在于:注气管路分别连接有第一注气支管路、第二注气支管路、第三注气支管路和第四注气支管路,各注气支管路位于所述支撑套管的内部,支撑套管于各封隔器环绕的位置均开设有注气孔,注气支管路的末端连接所述注气孔;支撑套管于左主封隔器和右主封隔器之间的位置开设有测量孔,测量管路的另一端连接所述测量孔。

6.根据权利要求1所述的煤层透气性原位测量方法,其特征在于:数据记录仪分别经信号电缆连接第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器,连接第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器的信号电缆位于所述支撑套管的内部。

7.根据权利要求6所述的煤层透气性原位测量方法,其特征在于:支撑套管于左次封隔器和左主封隔器之间的位置、右次封隔器和右主封隔器之间的位置以及左主封隔器和右主封隔器之间的位置均开设有传感器探测孔,第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器装配于传感器探测孔,第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器的探测部位于所述支撑套管的外部。

8.根据权利要求1所述的煤层透气性原位测量方法,其特征在于:所述数据记录仪为计算机。

9.根据权利要求1所述的煤层透气性原位测量方法,其特征在于:第一高压气瓶和第二高压气瓶内填充的高压气体为氮气。