一種煤層滲透率快速氣測的試驗裝置及方法
2023-05-29 21:17:11
專利名稱：一種煤層滲透率快速氣測的試驗裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種測定煤層滲透性的試驗裝置，及一種測定方法；尤其涉及一種煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，以及煤層滲透率快速氣測的方法。
背景技術：
煤體作為一種多孔介質，具有一定的滲透性，即一定顆粒的流體可以向煤體內滲透，甚至從煤體內流過、傳遞到下一種介質中。煤更作為一種天然形成的固體，其中賦存著瓦斯與水分。煤層滲透率，作為描述煤層注水難易程度的常用指標，也作為煤層內瓦斯流動難易程度的重要物性參數，它反映了當注水時進入煤體裂隙、孔隙的難易程度。由於煤層的裂隙組成情況很複雜，使煤層的運水性在各個局部及各個方向上有很大差別，只有採用反映某一區域的綜合平均的滲透性數值，才能比較真實地表示煤層滲透性能。同時，隨著採煤技術及其裝備的迅速發展，高產高效工作面逐年增加，對煤層及其覆巖的反覆擾動程度也越來越強烈，在這種高強度開採活動的影響下，採動煤體的滲透率將如何變化？，其變化具有哪些規律？，這是研究高強度開採煤層瓦斯運移規律以及高強度開採條件下瓦斯災害治理和控制首要解決的問題。在煤體滲透率研究領域，有不少專家提出了多種研究方法，目前應用比較普遍的是實驗室滲流實驗方法，但這種方法存在著一定的缺陷①煤體樣本的採出破壞了煤體所處的客觀環境；②實驗室滲流實驗忽略了採動影響下煤體的裂隙的動態演變過程；③實驗室滲流實驗不能模擬大範圍內整個煤層的裂隙系統的滲透性、透氣性。由此可見，準確的煤層滲透率應採用現場測定的方法來確定，但直到目前國內外仍沒有實用的有效方法。
發明內容
本發明針對目前上述煤層滲透率測定技術所存在的缺陷與不足，提供了一種煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，以及一種煤層滲透率快速氣測的方法。該試驗裝置與及方法能夠用於煤礦井下採動煤體滲透率的現場測定，可通過對煤層滲透率的現場測定，反映大範圍內煤層的滲透性、透氣性，進而概況整個煤層的裂隙系統，為煤礦相關安全防範措施的設計提供數據支持。其技術解決方案是一種煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，包括注氣系統與觀測系統，其中注氣系統包括注氣系統一號密封裝置、注氣系統二號密封裝置、標誌性氣體注入裝置；觀測系統包括觀測系統一號密封裝置、觀測系統二號密封裝置，以及標誌性氣體觀測裝置；上述注氣系統中，注氣系統一號密封裝置包括兩個相互連通的密封膠囊、一個壓力發生裝置、一個一號密封介質儲能器、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，壓力發生裝置通過管路與壓力計、一號密封介質儲能器相連接，一號密封介質儲能器通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管將兩個相互連通且有一定距離的密封膠囊相連通；上述注氣系統二號密封裝置包括一個密封室、一個壓力發生裝置、一個二號密封介質儲能器、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，壓力發生裝置通過管路與壓力計、二號密封介質儲能器相連接，二號密封介質儲能器通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管與密封室相連通；上述標誌性氣體注入裝置包括一個密封釋放氣室、標誌性氣體儲能器、穩壓閥、高壓軟管、壓力計、流量計、單向截止閥，標誌性氣體儲能器儲存有足夠壓能，並通過管路連接穩壓閥、壓力計、流量計、單向截止閥，然後通過高壓軟管，先後穿過一個密封膠囊、密封室及另一個密封膠囊，最後與密封釋放氣室相連通，用於將標誌性氣體以穩定的壓力和流量注入密封釋放氣室中；上述觀測系統中，觀測系統一號密封裝置包括兩個相互連通的密封膠囊、一個壓力發生裝置、一個一號密封介質儲能器、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，壓力發生裝置通過管路與壓力計、一號密封介質儲能器相連接，一號密封介質儲能器通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管將兩個相互連通且有一定距離的密封膠囊相連通；上述觀測系統二號密封裝置包括一個密封室、一個壓力發生裝置、一個二號密封介質儲能器、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，壓力發生裝置通過管路與壓力計、二號密封介質儲能器相連接，二號密封介質儲能器通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管與密封室相連通；上述標誌性氣體觀測裝置包括一個密封收攏氣室、標誌性氣體集氣度量裝置、穩壓閥、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，密封收攏氣室通過高壓軟管先後穿過一個密封膠囊、密封室及另一個密封膠囊，最後與標誌性氣體集氣度量裝置相連，由密封收攏氣室收集來自上述密封釋放氣室方向的穿經煤層的標誌性氣體，並將收集到的標誌性氣體以一定的壓力匯集到標誌性氣體集氣度量裝置中，同時測出所收集到的標誌性氣體的流量與濃度，以備測定煤層滲透率使用。上述注氣系統一號密封裝置與觀測系統一號密封裝置中，各一號密封裝置中壓力發生裝置通過管路將產生的壓能傳遞於一號密封介質儲能器中的一號密封介質，並通過壓力計、流量計控制一號密封介質注入兩個密封膠囊中的介質數量；上述注氣系統二號密封裝置與觀測系統二號密封裝置中，各二號密封裝置中壓力發生裝置通過管路將產生的壓能傳遞於二號密封介質儲能器中的二號密封介質，並通過壓力計、流量計控制二號密封介質注入密封室中的介質數量。上述一號密封介質優選為水，二號密封介質優選為乳化液，標誌性氣體為示蹤性氣體，優選為3卩6，0)2或肚2。上述注氣系統二號密封裝置中的密封室位於注氣系統一號密封裝置的兩個密封膠囊之間，由煤層注氣鑽孔與密封膠囊形成，並通過煤層注氣鑽孔與兩個密封膠囊進行封閉，上述標誌性氣體注入裝置中的密封釋放氣室位於密封膠囊前方，由密封膠囊與煤層注氣鑽孔形成，並通過注氣系統一號密封裝置、二號密封裝置以及煤層注氣鑽孔進行密封；上述觀測系統二號密封裝置中的密封室位於觀測系統一號密封裝置的兩個密封膠囊之間，由煤層觀測鑽孔與密封膠囊形成，並通過煤層觀測鑽孔與兩個密封膠囊進行封閉，上述標誌性氣體觀測裝置的密封收攏氣室位於密封膠囊前方，由密封膠囊與煤層觀測鑽孔形成，並通過觀測系統一號密封裝置、二號密封裝置及煤層觀測鑽孔進行密封。上述煤層注氣鑽孔與注氣系統一號密封裝置中的密封膠囊封存注氣系統二號密封裝置的密封室中二號密封介質，且兩個相互連通的充滿一號密封介質的密封膠囊亦同時被密封室中二號密封介質與煤層注氣鑽孔所封存，最終標誌性氣體被一、二號密封介質以及煤層注氣鑽孔封存於密封釋放氣室內；上述煤層觀測鑽孔與觀測系統一號密封裝置中的密封膠囊封存觀測系統二號密封裝置的密封室中二號密封介質，且兩個相互連通的充滿一號密封介質的密封膠囊亦同時被密封室中二號密封介質與煤層觀測鑽孔所封存，最終標誌性氣體被一、二號密封介質以及煤層觀測鑽孔所封存於密封收攏氣室內。上述注氣系統或觀測系統中通過壓力發生器、穩壓閥、壓力計、流量表、單向截止閥控制一、二號密封介質以及密封釋放氣室或密封收攏氣室的壓力與流量，且使得一、二號密封介質的壓力大於密封釋放氣室或密封收攏氣室的壓力，形成密封。上述標誌性氣體集氣度量裝置採用排水法收集標誌性氣體。一種煤層滲透率快速氣測的方法，包括以下步驟步驟1，在煤礦井下工作面進風或迴風巷煤層賦存穩定的區域布置測區，在測區內布置有一個煤層注氣鑽孔，若干間距不等長度不一的煤層觀測鑽孔，煤層注氣鑽孔與煤層觀測鑽孔的軸線平行或大致平行；步驟2，在煤層注氣鑽孔中形成密封釋放氣室，並將標誌性氣體注入密封釋放氣室，使標誌性氣體向煤層中滲透；在煤層觀測鑽孔中形成密封收攏氣室，收集來自上述密封釋放氣室方向的滲出煤層的標誌性氣體，並將收集到的標誌性氣體外排，同時對排出的標誌性氣體進行檢測，以備測定煤層滲透率使用。上述步驟2中，利用注氣系統向密封釋放氣室注入一定壓力的標誌性氣體，隨後利用觀測系統中的密封收攏氣室收集標誌性氣體，並以固定的壓力向外排放，同時檢測外排標誌性氣體的濃度及流量，利用煤層滲透率、標誌性氣體的濃度及流量之間的關係，得到煤層的滲透率。本發明具有以下有益技術效果本發明提供的一種煤層滲透率快速氣測的試驗裝置及方法，在煤層中布置注氣系統的施工鑽孔，在滿足條件的成功鑽孔中，利用能夠快速密封的一號密封裝置、二號密封裝置、標誌性氣體注入裝置，將一號密封介質、二號密封介質先後分別壓入膠囊腔與密封室中，將釋放氣室隔離密封，通過儲能器注入一定壓力的標誌性氣體，並通過穩壓閥維持密封釋放氣室中標誌性氣體壓力值的穩定，標誌性氣體壓力小於膠囊腔與密封室的壓力；同樣， 在觀測系統的施工鑽孔中，利用密封隔離好的收攏氣室，收集注氣系統所釋放的穿經煤層的標誌性氣體，並利用觀測系統的穩壓閥、流量表、壓力計以及單向截止閥來控制、記錄密封收攏氣室中標誌性氣體的恆定排放壓力與排放流量，根據試驗中排放的標誌性氣體的濃度及流量，通過煤層滲透率、標誌性氣體的濃度及流量之間的關係，得到煤層的滲透率。本發明能夠用於煤礦井下採動煤體滲透率的現場測定，通過對煤層滲透率的現場測定，反映大範圍內煤層的滲透性、透氣性，進而概況整個煤層的裂隙系統，為研究瓦斯運移、煤層氣開發、煤層注水技術提供有力的技術支持。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步說明圖1為本發明中試驗裝置的一種實施方式的結構原理示意圖，示出了注氣系統。圖2為本發明中試驗裝置的一種實施方式的結構原理示意圖，示出了觀測系統。
具體實施例方式一種煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，包括注氣系統與觀測系統，其中注氣系統包括注氣系統一號密封裝置、注氣系統二號密封裝置、標誌性氣體注入裝置；觀測系統包括觀測系統一號密封裝置、觀測系統二號密封裝置，以及標誌性氣體觀測裝置。結合圖1，上述注氣系統中，注氣系統一號密封裝置包括兩個相互連通的密封膠囊 1、2、一個壓力發生裝置3、一個一號密封介質儲能器4、高壓軟管5、壓力計6、流量計7及單向截止閥8，壓力發生裝置3通過管路與壓力計、一號密封介質儲能器4相連接，一號密封介質儲能器4通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管5將兩個相互連通密封膠囊1、2相連通，能夠使一號密封介質注入密封膠囊1、2內，密封膠囊1、2之間留有一定距離以便形成密封室9。上述注氣系統二號密封裝置包括一個密封室9、一個壓力發生裝置3、一個二號密封介質儲能器10、高壓軟管11、壓力計6、流量計12及單向截止閥13，壓力發生裝置3通過管路與壓力計、二號密封介質儲能器10相連接，二號密封介質儲能器10 通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管11與密封室9相連通。上述標誌性氣體注入裝置包括一個密封釋放氣室14、標誌性氣體儲能器15、穩壓閥16、高壓軟管 17、壓力計18、流量計19、單向截止閥20，標誌性氣體儲能器15儲存有足夠壓能，並通過管路連接穩壓閥、壓力計、流量計、單向截止閥，然後通過高壓軟管17，先後穿過一個密封膠囊 1、密封室9及另一個密封膠囊2，最後與密封釋放氣室14相連通，用於將標誌性氣體以穩定的壓力和流量注入密封釋放氣室中。上述觀測系統中，觀測系統一號密封裝置包括兩個相互連通的密封膠囊21、22、一個壓力發生裝置23、一個一號密封介質儲能器24、高壓軟管25、壓力計沈、流量計27及單向截止閥觀，壓力發生裝置23通過管路與壓力計、一號密封介質儲能器M相連接，一號密封介質儲能器M通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管25將兩個相互連通密封膠囊21、22相連通，能夠使一號密封介質注入密封膠囊21、22內，密封膠囊21、22 之間留有一定距離以便形成密封室四。上述觀測系統二號密封裝置包括一個密封室四、一個壓力發生裝置23、一個二號密封介質儲能器30、高壓軟管31、壓力計沈、流量計32及單向截止閥33，壓力發生裝置23通過管路與壓力計、二號密封介質儲能器30相連接，二號密封介質儲能器通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管31與密封室四相連通。上述標誌性氣體觀測裝置包括一個密封收攏氣室34、標誌性氣體集氣度量裝置35、 穩壓閥36、高壓軟管37、壓力計38、流量計39及單向截止閥40，密封收攏氣室34通過高壓軟管先後穿過一個密封膠囊21、密封室四及另一個密封膠囊22，最後與標誌性氣體集氣度量裝置相連，由密封收攏氣室收集來自上述密封釋放氣室方向的穿經煤層的標誌性氣體， 並將收集到的標誌性氣體以一定的壓力匯集到標誌性氣體集氣度量裝置中，同時測出所收集到的標誌性氣體的流量與濃度，以備測定煤層滲透率使用。上述注氣系統一號密封裝置與觀測系統一號密封裝置中，各一號密封裝置中壓力發生裝置3、23通過管路將產生的壓能傳遞於一號密封介質儲能器中的一號密封介質，並通過壓力計、流量計控制一號密封介質注入兩個密封膠囊中的介質數量；上述注氣系統二號密封裝置與觀測系統二號密封裝置中，各二號密封裝置中壓力發生裝置通過管路將產生的壓能傳遞於二號密封介質儲能器中的二號密封介質，並通過壓力計、流量計控制二號密封介質注入密封室中的介質數量。上述方式中，一號密封介質採用液體，如水等；二號密封介質採用粘液，如乳化液等；標誌性氣體為示蹤性氣體，如SF6, CO2, Br2等。上述方式中，注氣系統二號密封裝置中的密封室9位於注氣系統兩個密封膠囊1、 2之間，由煤層注氣鑽孔42與密封膠囊1、2形成，並通過煤層注氣鑽孔與兩個密封膠囊進行封閉，上述標誌性氣體注入裝置中的密封釋放氣室位於密封膠囊2前方，由密封膠囊與煤層注氣鑽孔形成，並通過注氣系統一號密封裝置、二號密封裝置以及煤層注氣鑽孔進行密封。觀測系統二號密封裝置中的密封室四位於觀測系統一號密封裝置的兩個密封膠囊21、 22之間，由煤層觀測鑽孔43與密封膠囊21、22形成，並通過煤層觀測鑽孔與兩個密封膠囊進行封閉，上述標誌性氣體觀測裝置的密封收攏氣室位於密封膠囊22前方，由密封膠囊與煤層觀測鑽孔形成，並通過觀測系統一號密封裝置、二號密封裝置及煤層觀測鑽孔進行密封。上述方式中，煤層注氣鑽孔與注氣系統一號密封裝置中的密封膠囊封存注氣系統二號密封裝置的密封室中二號密封介質，且兩個相互連通的充滿一號密封介質的密封膠囊亦同時被密封室中二號密封介質與煤層注氣鑽孔所封存，最終標誌性氣體被一、二號密封介質以及煤層注氣鑽孔封存於密封釋放氣室內；上述煤層觀測鑽孔與觀測系統一號密封裝置中的密封膠囊封存觀測系統二號密封裝置的密封室中二號密封介質，且兩個相互連通的充滿一號密封介質的密封膠囊亦同時被密封室中二號密封介質與煤層觀測鑽孔所封存，最終標誌性氣體被一、二號密封介質以及煤層觀測鑽孔所封存於密封收攏氣室內。上述方式中，上述注氣系統或觀測系統中通過壓力發生器、穩壓閥、壓力計、流量表、單向截止閥控制一、二號密封介質以及密封釋放氣室或密封收攏氣室的壓力與流量，且使得一、二號密封介質的壓力大於密封釋放氣室或密封收攏氣室的壓力，形成密封。上述方式中，標誌性氣體集氣度量裝置採用排水法收集標誌性氣體。下面結合一種煤層滲透率快速氣測的方法，對上述試驗裝置再作進一步說明在工作面進(回)風巷煤層41賦存穩定的區域布置測區，在測區內布置有一個煤層注氣鑽孔42和若干個煤層觀測鑽孔43，上述鑽孔的孔徑、孔長、傾角可根據具體煤層地質條件設計。注氣鑽孔施工成功後，便可安設注氣系統。向鑽孔內送入一號密封裝置，利用壓力發生裝置將一號密封介質儲能器中的一號密封介質注入密封膠囊1、2中，並通過流量計與壓力計保持器壓力大於密封釋放氣室的壓力；同樣，通過壓力發生裝置，將二號密封介質儲能器中的二號密封介質注入密封室內，並保持其壓力大於密封釋放氣室的壓力，小於一號密封裝置的壓力；待密封釋放氣室被密封后，再通過標誌性氣體儲能器、穩壓閥、流量計、壓力計、單向截止閥向密封釋放氣室注入標誌性氣體，並控制其流量與壓力於穩定狀態。上述煤層觀測鑽孔在距離注氣鑽孔左、右側2 IOm範圍內布置，用以布置觀測系統。觀測系統的密封方式類同於注氣系統的密封方式，待密封收攏氣室被密封后，通過流量計、壓力計、單向截止閥、穩壓閥以及標誌性氣體集氣室(標誌性氣體集氣度量裝置)來檢測標誌性氣體的排放壓力與流量。通過檢測觀測系統在穩定的壓力下一定橫截面積的標誌性氣體的流量，利用下列公式求得一定範圍內的煤層滲透率。
權利要求
1.一種煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，其特徵在於包括注氣系統與觀測系統，其中注氣系統包括注氣系統一號密封裝置、注氣系統二號密封裝置、標誌性氣體注入裝置；觀測系統包括觀測系統一號密封裝置、觀測系統二號密封裝置，以及標誌性氣體觀測裝置；所述注氣系統中，注氣系統一號密封裝置包括兩個相互連通的密封膠囊、一個壓力發生裝置、一個一號密封介質儲能器、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，壓力發生裝置通過管路與壓力計、一號密封介質儲能器相連接，一號密封介質儲能器通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管將兩個相互連通且有一定距離的密封膠囊相連通； 上述注氣系統二號密封裝置包括一個密封室、一個壓力發生裝置、一個二號密封介質儲能器、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，壓力發生裝置通過管路與壓力計、二號密封介質儲能器相連接，二號密封介質儲能器通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管與密封室相連通；上述標誌性氣體注入裝置包括一個密封釋放氣室、標誌性氣體儲能器、穩壓閥、高壓軟管、壓力計、流量計、單向截止閥，標誌性氣體儲能器儲存有足夠壓能， 並通過管路連接穩壓閥、壓力計、流量計、單向截止閥，然後通過高壓軟管，先後穿過一個密封膠囊、密封室及另一個密封膠囊，最後與密封釋放氣室相連通，用於將標誌性氣體以穩定的壓力和流量注入密封釋放氣室中；所述觀測系統中，觀測系統一號密封裝置包括兩個相互連通的密封膠囊、一個壓力發生裝置、一個一號密封介質儲能器、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，壓力發生裝置通過管路與壓力計、一號密封介質儲能器相連接，一號密封介質儲能器通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管將兩個相互連通且有一定距離的密封膠囊相連通； 上述觀測系統二號密封裝置包括一個密封室、一個壓力發生裝置、一個二號密封介質儲能器、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，壓力發生裝置通過管路與壓力計、二號密封介質儲能器相連接，二號密封介質儲能器通過管路與單向截止閥、流量計相連接，後者通過高壓軟管與密封室相連通；上述標誌性氣體觀測裝置包括一個密封收攏氣室、標誌性氣體集氣度量裝置、穩壓閥、高壓軟管、壓力計、流量計及單向截止閥，密封收攏氣室通過高壓軟管先後穿過一個密封膠囊、密封室及另一個密封膠囊，最後與標誌性氣體集氣度量裝置相連， 由密封收攏氣室收集來自上述密封釋放氣室方向的穿經煤層的標誌性氣體，並將收集到的標誌性氣體以一定的壓力匯集到標誌性氣體集氣度量裝置中，同時測出所收集到的標誌性氣體的流量與濃度，以備測定煤層滲透率使用。
2.根據權利要求1所述的煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，其特徵在於所述注氣系統一號密封裝置與觀測系統一號密封裝置中，各一號密封裝置中壓力發生裝置通過管路將產生的壓能傳遞於一號密封介質儲能器中的一號密封介質，並通過壓力計、流量計控制一號密封介質注入兩個密封膠囊中的介質數量；所述注氣系統二號密封裝置與觀測系統二號密封裝置中，各二號密封裝置中壓力發生裝置通過管路將產生的壓能傳遞於二號密封介質儲能器中的二號密封介質，並通過壓力計、流量計控制二號密封介質注入密封室中的介質數量。
3.根據權利要求1所述的煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，其特徵在於所述一號密封介質優選為水，二號密封介質優選為乳化液，標誌性氣體為示蹤性氣體，優選為SF6, CO2 或 Br2O
4.根據權利要求1所述的煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，其特徵在於所述注氣系統二號密封裝置中的密封室位於注氣系統一號密封裝置的兩個密封膠囊之間，由煤層注氣鑽孔與密封膠囊形成，並通過煤層注氣鑽孔與兩個密封膠囊進行封閉，所述標誌性氣體注入裝置中的密封釋放氣室位於密封膠囊前方，由密封膠囊與煤層注氣鑽孔形成，並通過注氣系統一號密封裝置、二號密封裝置以及煤層注氣鑽孔進行密封；所述觀測系統二號密封裝置中的密封室位於觀測系統一號密封裝置的兩個密封膠囊之間，由煤層觀測鑽孔與密封膠囊形成，並通過煤層觀測鑽孔與兩個密封膠囊進行封閉，所述標誌性氣體觀測裝置的密封收攏氣室位於密封膠囊前方，由密封膠囊與煤層觀測鑽孔形成，並通過觀測系統一號密封裝置、二號密封裝置及煤層觀測鑽孔進行密封。
5.根據權利要求4所述的煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，其特徵在於所述煤層注氣鑽孔與注氣系統一號密封裝置中的密封膠囊封存注氣系統二號密封裝置的密封室中二號密封介質，且兩個相互連通的充滿一號密封介質的密封膠囊亦同時被密封室中二號密封介質與煤層注氣鑽孔所封存，最終標誌性氣體被一、二號密封介質以及煤層注氣鑽孔封存於密封釋放氣室內；上述煤層觀測鑽孔與觀測系統一號密封裝置中的密封膠囊封存觀測系統二號密封裝置的密封室中二號密封介質，且兩個相互連通的充滿一號密封介質的密封膠囊亦同時被密封室中二號密封介質與煤層觀測鑽孔所封存，最終標誌性氣體被一、二號密封介質以及煤層觀測鑽孔所封存於密封收攏氣室內。
6.根據權利要求5所述的煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，其特徵在於所述注氣系統或觀測系統中通過壓力發生器、穩壓閥、壓力計、流量表、單向截止閥控制一、二號密封介質以及密封釋放氣室或密封收攏氣室的壓力與流量，且使得一、二號密封介質的壓力大於密封釋放氣室或密封收攏氣室的壓力，形成密封。
7.根據權利要求1所述的煤層滲透率快速氣測的試驗裝置，其特徵在於所述標誌性氣體集氣度量裝置採用排水法收集標誌性氣體。
8.—種煤層滲透率快速氣測的方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1，在煤礦井下工作面進風或迴風巷煤層賦存穩定的區域布置測區，在測區內布置有一個煤層注氣鑽孔，若干間距不等長度不一的煤層觀測鑽孔，煤層注氣鑽孔與煤層觀測鑽孔的軸線平行或大致平行；步驟2，在煤層注氣鑽孔中形成密封釋放氣室，並將標誌性氣體注入密封釋放氣室，使標誌性氣體向煤層中滲透；在煤層觀測鑽孔中形成密封收攏氣室，收集來自上述密封釋放氣室方向的滲出煤層的標誌性氣體，並將收集到的標誌性氣體外排，同時對排出的標誌性氣體進行檢測，以備測定煤層滲透率使用。
9.根據權利要求8所述的煤層滲透率快速氣測的方法，其特徵在於所述步驟2中，利用注氣系統向密封釋放氣室注入一定壓力的標誌性氣體，隨後利用觀測系統中的密封收攏氣室收集標誌性氣體，並以固定的壓力向外排放，同時檢測外排標誌性氣體的濃度及流量， 利用煤層滲透率、標誌性氣體的濃度及流量之間的關係，得到煤層的滲透率。
全文摘要
本發明公開一種煤層滲透率快速氣測的試驗裝置及方法，特徵是包括注氣系統與觀測系統，其中注氣系統包括注氣系統一號密封裝置、注氣系統二號密封裝置、標誌性氣體注入裝置；觀測系統包括觀測系統一號密封裝置、觀測系統二號密封裝置，以及標誌性氣體觀測裝置。利用注氣系統向密封釋放氣室注入一定壓力的標誌性氣體，隨後利用觀測系統中的密封收攏氣室收集標誌性氣體，並以固定的壓力向外排放，同時檢測外排標誌性氣體的濃度及流量，利用煤層滲透率、標誌性氣體的濃度及流量之間的關係，得到煤層的滲透率。本發明能夠用於煤礦井下採動煤體滲透率的現場測定，為研究瓦斯運移、煤層氣開發、煤層注水技術提供有力的技術支持。
文檔編號G01N15/08GK102297831SQ20111013373
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月23日 優先權日2011年5月23日
發明者於巖斌, 亓玉棟, 周剛, 王剛, 程衛民, 聶文, 陳連軍 申請人:山東科技大學