1.一种钻孔变形影响煤层渗透性与润湿效果的试验方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、试样准备;
将原煤破碎研磨至要求粒径范围,通过震动筛将研磨后煤粉筛分并烘干备用,将煤粉按照粒径配比要求进行混合,并按比例添加煤粉粘结剂后搅拌均匀,将煤粉装入模具压制成型煤试样,压制时在型煤试样中心预埋杆件,杆件贯穿试样上、下表面,使型煤试样中预留钻孔(18),在105±15°温度下烘干24±4小时后,冷却至常温备用;
步骤二、试样在真三轴试验测试装置上安装;
所述真三轴试验测试装置包括主机(A)、主机支撑组件(B)、滑轨(C)、滑轨支撑组件(D)和伺服油缸(E),六套所述伺服油缸(E)布置在主机(A)外的上下、左右、前后方向,所述滑轨(C)在主机(A)下方前后延伸设置,且穿过主机(A)后通过滑轨支撑组件(D)支撑在地面上,所述主机(A)包括铸造成型的整体环形框架(1),所述整体环形框架(1)的前后两侧开孔,并在每个开孔位置外侧配备有盖板(2),所述整体环形框架(1)和盖板(2)围成主机壳,主机内腔用于放置型煤试样(3),型煤试样(3)的上、下、左、右、前、后侧外分别配备有试样垫块(4),位于下侧的所述试样垫块(4)下方设置有能在滑轨(C)上前后移动的试样移动支架(5);前后侧的伺服油缸(E)下方均设置有能在滑轨(C)上前后移动的油缸移动支架(6),所述盖板(2)能随着对应侧的伺服油缸(E)一起移动,上下左右侧的伺服油缸(E)固设在整体环形框架(1)的对应侧外,伺服油缸(E)的活塞杆(7)前端居中位置处设置有载荷传感器(8),所述载荷传感器(8)的前端穿过主机壳后安装有压头(9);
将型煤试样放入六块试样垫块(4)围成的腔体内并通过快锁(14)组合安装后再结合试样垫块(4)接缝处的棱边密封胶密封成一个试样密封垫,从而将型煤试样(3)密封其中;所述棱边密封胶采用在需要密封的棱边刷涂液态硅橡胶,待硅橡胶固化后便能实现试样垫块(4)之间的密封;
首先将试样密封垫安装在下压头(9)上,再控制上压头(9)下移,使上压头(9)与试样密封垫上表面贴合,最后分别控制前、后、左、右四个压头(9)移动,使对应的压头(9)分别贴合到试样密封垫的对应表面,其中,前、后、左、右压头(9)及对应的试样垫块(4)上均布置有注气孔(15),上压头(9)及对应的试样垫块(4)上设置有上流体孔(16),下压头(9)及对应的试样垫块(4)上设置有下流体孔(17),且上、下流体孔(16、17)正对型煤试样的预留钻孔(18);
步骤三、施加三轴应力;
通过前、后、左、右、上、下六个压头(9)对型煤试样施加应力至预定值;
步骤四、加瓦斯压力;
关闭下流体孔(17),通过前、后、左、右四个注气孔(15)同时向型煤试样注瓦斯,由上流体孔(16)作为出气孔,记录瓦斯流量变化,待瓦斯流速稳定后,通过径向渗流渗透率计算公式计算煤岩试样渗透率k:
其中
Qi是注入流量,μ是注入流体粘度,L是钻孔注水段长度,Pu与Pd分别为进出水孔的流体压力,ri为钻孔内径,l1与l2分别为试样的长和宽;
步骤五、注水润湿;
关闭前、后、左、右四个注气孔(15),同时开启上、下流体孔(16、17),由下流体孔(17)注水,当上流体孔(16)有水流出后,关闭上流体孔(16),打开前、后、左、右四个注气孔(15),以预定注水速率由下流体孔(17)向型煤试样中注水,同时记录前、后、左、右四个注气孔(15)的气体流量变化,直至前、后、左、右四个注气孔(15)之一有水流出,此时的时间记为注水完成时间;
步骤六、更换型煤试样,重复步骤二至步骤三,然后单独增加上压头(9)施加的力至新预定值;
步骤七、重复步骤四至步骤五;
步骤八、同组其他试验;更换型煤试样,改变下流体孔(17)孔径,或者改变注水速率、三轴压力参数,重复步骤一至步骤七;
步骤九、整理试验数据。
2.按照权利要求1所述的钻孔变形影响煤层渗透性与润湿效果的试验方法,其特征在于:所述前、后、左、右试样垫块(4)的注气孔(15)包括靠近外侧的主注气孔(15a)和靠近内侧的若干呈矩阵分布的小注气孔(15b),且所有小注气孔(15b)与主注气孔(15a)通过纵横交错设置的注气连通沟槽(15c)连通。
3.按照权利要求1所述的钻孔变形影响煤层渗透性与润湿效果的试验方法,其特征在于:所述型煤试样为正方体,型煤试样尺寸为200×200×200mm。
4.按照权利要求1所述的钻孔变形影响煤层渗透性与润湿效果的试验方法,其特征在于:所述预留钻孔(18)长200mm,直径为10mm。