裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置及其方法
2023-05-01 15:36:06 1
專利名稱：裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置及其方法
技術領域：
本發明是有關於一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置及其方法。
背景技術：
煤層氣作為一種非常規天然氣，與常規油氣資源不同，它既沒有圈閉，也沒有蓋層，屬於自生自儲類型。煤巖層既是烴源層，又是儲集層，煤層氣生成後大部分直接吸附在煤基質顆粒表層，還有一部分游離在煤孔隙中或溶解於煤層水中。煤層氣的開發已進入工業化時代，但其開發理論的研究卻明顯滯後於開發實踐。對於煤層氣開採機理依然處於模糊的階段，這明顯的制約著煤層氣的開發和利用。在煤層氣開採和運移過程中，煤層氣流動與煤巖體變形屬於固流耦合作用，同時煤層氣在煤體中解吸-擴散-滲流三者間又相互制約、相互影響，其相互作用和運移的機理十分複雜。煤層產出煤粉是煤層氣井排採遇到的重要問題之一，出煤粉不僅會危害煤層和井底，易引起井壁坍塌而損壞套管以及煤粉堵井筒和埋煤層，使煤層氣井產氣量大幅度降低，而且低排液量時井液攜帶煤粉能力較差，容易造成煤粉卡泵和埋泵等問題。煤粉運移和防煤粉技術是保障煤層氣井連續穩定經濟排採的關鍵技術，合理控制煤粉產出並及時排出的煤粉成為煤層氣井高產、穩產的關鍵，防煤粉技術的研究和發展對煤層氣開發具有重要意義。業界對煤層氣井生產規律的研究仍然存在很大的發展空間，現場排採制度調整頻繁，使得煤粉受儲層壓力激動而發生遷移和沉積，造成煤層孔隙和裂縫堵塞，煤儲層滲透率永久性傷害。有些主要礦區煤粉產出問題嚴重，當前對煤層氣井井筒防煤粉的理論研究還比較粗淺，而且防煤粉技術的應用並沒有與煤粉運移機理有機結合，這都使得對煤粉的運移機理的研究顯得更加重要。當採用壓裂增長措施時，壓裂液的高壓高速滲入和支撐劑的注入對煤層基質裂縫產生衝擊，在裂縫表面產生煤粉，造成早期抽排過程中出煤粉量較大；同時，壓裂液的滲入降低了煤粉顆粒對煤巖骨架的附著力，使煤巖變得更加疏鬆，而更容易出煤粉。孔隙介質中的滲流實驗已相對比較成熟，但是裂縫介質中的滲流實驗還很少見，例如有二種:第一種是，裂縫介質內石油運移規律的實驗裝置，第二種是，砂粒與複雜流體在裂縫內流動規律實驗裝置。但是並沒有人採用物理模擬實驗來研究裂縫介質內煤粉的運移規律。因此，我們需要迫切了解和認識裂縫內煤粉的運移規律，研究其形成機理，從而為現場開發有效的防治煤粉提供可靠依據，對煤層氣井的開發具有重要的現實意義。
發明內容
本發明的目的是，提供一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置及其方法，其裂縫的寬度可以調節，以實現不同寬度的裂縫的模擬，大大降低了裝置的製作成本，而且大大增加了物理模擬實驗的全面性。本發明的上述目的可採用下列技術方案來實現:
一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述實驗裝置包括中間裂縫組件、左過渡接頭和右過渡接頭，所述左過渡接頭的一端連接有第一管道，另一端連接在中間裂縫組件的左端，所述右過渡接頭的一端連接在中間裂縫組件的右端，另一端連接有第二管道，所述中間裂縫組件為透明結構，其內具有寬度可調節的裂縫。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述中間裂縫組件包括兩個有機玻璃板和兩個中間墊片，兩個中間墊片分別連接在兩個有機玻璃板之間的上、下端，所述兩個有機玻璃板之間為所述裂縫，通過調整中間墊片的厚度能調節所述裂縫的寬度。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述有機玻璃板和所述中間墊片之間設有密封圈，所述中間墊片採用有機玻璃製成；所述兩個有機玻璃板和中間墊片之間通過螺栓連接。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述左過渡接頭和右過渡接頭均呈鴨嘴形，所述左過渡接頭從具有所述第一管道的一端向連接所述中間裂縫組件的另一端呈逐漸縮小狀，所述右過渡接頭從具有所述第二管道的一端向連接所述中間裂縫組件的另一端呈逐漸縮小狀。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述左過渡接頭與所述中間裂縫組件之間通過法蘭連接件連接，所述右過渡接頭與所述中間裂縫組件之間亦通過法蘭連接件連接。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述左過渡接頭和右過渡接頭均包括有第一法蘭板，所述中間裂縫組件的兩端分別連接有第二法蘭板，所述第一法蘭板和第二法蘭板上均設有多個螺孔，所述螺孔呈橢圓形螺孔，所述第一法蘭板和第二法蘭板通過螺栓連接，形成所述法蘭連接件。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述第一管道位於所述左過渡接頭的中部，所述第二管道位於所述右過渡接頭的上部或下部；其中，所述第一管道為注入口，而所述第二管道為排出口，或者，所述第一管道為排出口，而所述第二管道為注入口。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述實驗裝置還包括注射器，所述注射器連接於所述注入口，通過所述注射器往所述實驗裝置內加入帶壓力的煤粉顆粒；所述實驗裝置還包括高清攝像設備，所述高清攝像設備對準所述中間裂縫組件。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述左過渡接頭的一端連接有多個所述第一管道，所述右過渡接頭的另一端連接有多個所述第二管道。一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗方法，其包括如下步驟:提供上述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置；提供並聯設置的液體控制管路和氣體控制管路，所述液體控制管路和氣體控制管路並聯後依次連接氣液控制管路和所述第一管道；通過注射器往第一管道上注射帶壓煤粉，同時使得所述液體控制管路和氣體控制管路可分別地啟動，使液體或氣體單獨地進入所述第一管道，以單獨做氣相或液相條件下縫內煤粉運移實驗，或者，使得所述液體控制管路和氣體控制管路共同啟動，使液體和氣體一起進入所述第一管道，以進行氣液兩相條件下縫內煤粉運移實驗。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗方法，所述液體控制管路包括依次連接的儲水罐、第一閥門、離心泵、第二閥門、液體流量計和液體單向閥；所述氣體控制管路包括依次連接的空氣壓縮機、儲氣罐、減壓閥、第三閥門、氣體流量計和氣體單向閥；所述氣液控制管路包括第四閥門、氣液兩相混合器和第五閥門。如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗方法，所述第二管道通過煤粉過濾分離設備連接所述儲水罐。本發明實施例的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的特點和優點是:1、解決了不同寬度的裂縫的變化。在以往的裂縫內介質流動實驗中，在裂縫模型的製作中沒有考慮到縫寬的變化，忽略了裂縫寬度對實驗結果的影響，如果要研究縫寬的變化的影響，就需要重新加工模型，大大增加了實驗的成本。本發明實施例中的裂縫寬度可調節，通過改變中間墊片的厚度，從而來改變裂縫的寬度，進而實現不同寬度的裂縫的模擬，並且裂縫寬度可以精確地控制。2、解決煤粉在裂縫內運移過程的動態觀察。在以往的裂縫內介質流動實驗中，實驗中所獲得的圖像不能夠被直接作為觀察結果，而需要後期處理來完成，大大增加了實驗人員的工作量，同時降低了實驗結果的可信度。本發明實施例中加入了高清攝像設備，其對準中間裂縫組件，從而可對整個實驗過程進行實時拍攝，實現了對實驗過程的動態觀察。3、實現了注入位置的改變。在以往的裂縫內介質流動實驗中，流體的注入位置是固定的，忽略了注入位置的改變對實驗結果的影響。在本技術中，通過對實驗裝置的設計，可以改變流體注入和排出的位置，研究注入位置的改變對實驗的影響。4、解決氣-液兩相條件下煤粉在裂縫內的運移。在以往的裂縫內介質流動實驗中，大部分都只是考慮了單相流體在裂縫內的流動狀態。在本發明實施例中，不僅可以實現氣相和液相流體單獨存在，同時也實現了氣-液兩相流體共存的條件下，煤粉在裂縫內的運移規律，從而增加了實驗的多向性，使得研究更加
有意義。5、實現不同粒徑煤粉帶壓注入方式。在本發明實施例中，製作了多種粒徑的煤粉顆粒，採用注入裝置實現不同粒徑煤粉顆粒的注入，從而可以方便的研究不同粒徑在裂縫內的運移規律，並且由於該裝置流體流入裂縫的過程中，管道中是帶有一定的壓力的，因此，在煤粉顆粒注入時，是伴隨著壓力實現的。 6、實現流體由管流到縫流的過渡。在以往的裝置中在管道和裂縫之間並沒有一個過渡裝置，在很大程度上影響了實驗結果，並使得實驗本身具有很大的局限性。本實施例中，在中間裂縫組件的兩端分別具有左、右過渡接頭，從而可以實現流體由管流到縫流的過渡。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的立體示意圖2是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的主視示意圖；圖3是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的俯視示意圖；圖4是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的側視放大示意圖；圖5是圖2的A-A線剖視示意圖；圖6是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的中間墊片的立體示意圖；圖7是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的左過渡接頭的立體示意圖；圖8是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的右過渡接頭的立體示意圖；圖9A-9D是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置簡化示意圖，其顯示了四種不同的注入口的位置和排出口的位置的狀態；圖10是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的另一種實施例的簡化示意圖；圖11是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置的又一種實施例的簡化示意圖；圖12是本發明的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗方法的流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施方式I如圖1至圖5所示，本發明實施例提出的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，其包括中間裂縫組件1、左過渡接頭2和右過渡接頭3，所述左過渡接頭2的一端連接有第一管道4，另一端連接在中間裂縫組件I的左端，所述右過渡接頭2的一端連接在中間裂縫組件I的右端，另一端連接有第二管道5，所述中間裂縫組件I為透明結構，其內具有寬度可調節的裂縫。其中，所述第一管道4可為注入口，而所述第二管道5則為排出口。或者，所述第一管道4可為排出口，而所述第二管道5則為注入口。下面以第一管道4是注入口，而所述第二管道5是排出口為例進行說明。本實施例中，流體通過注入口進入左過渡接頭2，通過左過渡接頭2，流體由管流變成縫流，即進入中間裂縫組件I內的裂縫內流動，最後進入右過渡接頭3，由排出口排出。由於本實施例的中間裂縫組件I為透明結構，本實施例的裂縫長度可充分觀察到煤粉與流體在裂縫內的流動規律，用來研究其形成機理，從而為現場開發有效的防治煤粉提供可靠依據，對煤層氣井的開發具有重要的現實意義。換句話說，本實施例可研究對不同粒徑的煤粉在不同流速下的流動規律，其實驗裝置可以單獨做氣相和液相條件下縫內煤粉的運移實驗，也可以完成在氣-液兩相條件下煤粉運移實驗，增加了實驗的多向性。此外，所述中間裂縫組件I內的裂縫的寬度是可調節的，從而可進行不同寬度的裂縫的模擬，在一定程度上大大降低了裝置的製作成本，而且大大增加了物理模擬實驗的全面性，使得實驗結果分析更具有指導意義。根據本發明的一個實施方式，配合圖5和圖6所示，所述中間裂縫組件I包括兩個有機玻璃板Ia和兩個中間墊片11，兩個中間墊片Ib分別連接在兩個有機玻璃板Ia之間的上、下端，所述兩個有機玻璃板Ia之間為所述裂縫，通過調整中間墊片Ib的厚度能調節所述裂縫的寬度。進一步而言，所述中間墊片Ib的厚度即為裂縫的寬度，使得裂縫的寬度很容易得到控制，針對實際裂縫的寬度也是相應發生變化的，本實施例中為了降低實驗裝置的加工成本，採用更換中間墊片Ib的方法來實現裂縫寬度的變化，而避免了重新製作整個裝置。在此處，有機玻璃板Ia的尺寸可為長*高=70cm*30cm，中間墊片Ib的尺寸可為長* 高=70cm*2cm,厚度可有 15mm、10mm、8mm、5mm 和 3mm 五種。所述有機玻璃板Ia和所述中間墊片Ib之間設有密封圈，所述中間墊片Ib採用有機玻璃製成。其中，所述中間墊片Ib在兩端的端面設有凹槽，例如設置半徑為1.5mm的凹槽，當中間墊片Ib與左、右過渡接頭2、3對接時，凹槽可用來安裝密封圈，以實現密封效果。所述兩個有機玻璃板Ia和中間墊片Ib之間通過螺栓連接。根據本發明的一個實施方式，配合圖7和圖8所示，所述左過渡接頭2和右過渡接頭3均呈鴨嘴形，所述左過渡接頭2從具有所述第一管道4的一端向連接所述中間裂縫組件I (即從左到右)的另一端呈逐漸縮小狀，所述右過渡接頭3從具有所述第二管道5的一端向連接所述中間裂縫組件I的另一端(即從右到左)呈逐漸縮小狀。進一步而言，所述左、右過渡接頭2、3的具有中間裂縫組件I的一端為縫隙開口 ；該縫隙開口的寬度應大於中間裂縫組件I的最大縫寬，例如為1.5mm。本實施例中鴨嘴形的過渡接頭2、3可實現注入流體由管流到縫流的完美過渡。所述左過渡接頭2與所述中間裂縫組件I之間通過法蘭連接件連接，所述右過渡接頭3與所述中間裂縫組件I之間亦通過法蘭連接件連接。進一步而言，所述左過渡接頭2和右過渡接頭3均包括有第一法蘭板6，所述中間裂縫組件I的兩端分別連接有第二法蘭板7，所述第一法蘭板6和第二法蘭板7上均設有多個螺孔8，所述螺孔8呈橢圓形螺孔，所述第一法蘭板6和第二法蘭板7通過螺栓連接，形成所述法蘭連接件。本實施例中，由於在更換中間墊片Ib改變裂縫寬度時，螺栓的位置會隨之改變，橢圓形螺孔可更方便地調整螺栓的位置。第一、二法蘭板6、7之間可設置有密封圈，以保證裝置具有良好的密閉性能。此外，所述第一管道4和第二管道5的位置可根據需要而設定，例如，所述第一管道4位於所述左過渡接頭2的中部，所述第二管道5位於所述右過渡接頭3的上部或下部。所述第一管道4與左過渡接頭2的連接處，以及第二管道5與右過渡接頭3的連接處均設置有加強箍9，以增加連接強度。具體來說，如圖8和圖9所示，所述左、右過渡接頭2、3中的每個過渡接頭均包括頂板10a、底板、側蓋板IOb和兩個側面板10c，兩個側面板IOc的上、下端分別連接頂板IOa和底板，兩個側面板IOc的一側端連接側蓋板10b，另一側端具有縫隙開口，且該另一側端連接著第一法蘭板6。其中，所述側面板IOc可由玻璃板製成；所述側蓋板IOb與第一管道4或第二管道5連接。本實施例中，由於法蘭連接件和橢圓形螺孔的設計，使得左、右過渡接頭2、3可以相互調換，而且左、右過渡接頭2、3本身也可上下對換，從而使得注入位置和排出位置可以發生改變，進而改變流體注入和排出的不同結果，以便研究不同注入位置和排出位置對煤粉在裂縫內運移規律造成的影響，增加了實驗的可行性，從而大大增加了該實驗裝置的價值。例如，圖9A-9D顯示了四種不同注入和排出位置的情況，所述實驗裝置的左端均為注入口，右端均為排出口 ；即圖9A中的注入口在中部，排出口在下部，圖9B中的注入口在中部，排出口在上部，圖9C中的注入口在下部，排出口在中部，圖9D中的注入口在上部，排出口在中部。根據本發明的一個實施方式，所述實驗裝置還包括注射器15，所述注射器15連接所述注入口，通過所述注射器15往所述實驗裝置內加入帶壓力的煤粉顆粒。由於實驗過程中第一、二管道4、5內是帶有一定壓力的，為了保證煤粉在初始狀態不是靜止的，本實施例在實驗過程中採用注射器將帶壓煤粉注入，這使得實驗更接近於實際情況，使得煤粉是在流體流動的狀態下注入的，從而保證煤粉是在運動狀態下被攜帶，使得研究更具有現實意義。根據本發明的一個實施方式，所述實驗裝置還包括高清攝像設備16，所述高清攝像設備16對準所述中間裂縫組件I。本實施例中採用高清攝像設備16對實驗過程進行動態的記錄，並有助於實驗結果的分析和研究。所述實驗裝置還包括計量裝置，所述計量裝置包括氣體流量計、液體流量計以及流體流速計。本實施例採用氣體流量計和液體流量計可以實現對流體的精確控制。所述左過渡接頭2的一端連接有多個所述第一管道4，所述右過渡接頭3的另一端連接有多個所述第二管道5。如圖10所示，本實施例中具有四個第一管道4，四個第二管道5，即具有四個注入口，四個排出口。本實施例通過增加注入口的個數，以增加流體注入的均勻性，從而保證流體更加完美地由管流變成縫流，進一步降低流型對實驗結果的影響。上述實施例中的左過渡接頭2和右過渡接頭3為長方形，但是並不以此為限，例如如圖11所示，左過渡接頭2和右過渡接頭3均為扇形，流體由注入口流入左過渡接頭2後，漸變成縫流的狀態，保證一定壓力下，會噴射成裂縫寬度的流體進入中間裂縫組件I內的裂縫內。實施方式2一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗方法，配合圖12所示，其包括如下步驟:提供上述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置；提供並聯設置的液體控制管路11和氣體控制管路12，所述液體控制管路11和氣體控制管路12並聯後依次連接氣液控制管路13和所述第一管道4 ；通過注射器往第一管道4上注射帶壓煤粉，同時使得所述液體控制管路11和氣體控制管路12可分別地啟動，使液體或氣體單獨地進入所述第一管道4，以單獨做氣相或液相條件下縫內煤粉運移實驗，或者，使得所述液體控制管路11和氣體控制管路12共同啟動，使液體和氣體一起進入所述第一管道4，以進行氣液兩相條件下縫內煤粉運移實驗。根據本發明的一個實施方式，所述液體控制管路11包括依次連接的儲水罐11a、第一閥門lib、離心泵11c、第二閥門IlcU液體流量計Ile和液體單向閥Ilf。所述氣體控制管路12包括依次連接的空氣壓縮機12a、儲氣罐12b、減壓閥12c、第三閥門12d、氣體流量計12e和氣體單向閥12f。
所述氣液控制管路13包括第四閥門13a、氣液兩相混合器13b和第五閥門13c。本實施例中採用了氣體流量計12e和液體流量計Ile分別對流體流量進行計量，可以實現對流體的精確控制，並且可以通過控制開關對其進行自動控制，使得調節更加方便和精確。此外，所述第二管道5通過煤粉過濾分離設備14連接所述儲水罐11a，以循環使用液體。本發明實施例具有如下技術效果:1、裂縫裝置的設計本實施例中的實驗裝置可用來研究裂縫內煤粉運移規律，並且其實驗過程完全是在可視的情況下進行的，使得對實驗過程的觀察更加直接和方便，本實驗裝置可以實現氣相、液相以及氣-液兩相條件下的煤粉運移實驗。2、裂縫寬度的設計通過設計不同厚度的中間墊片lb，從而改變裂縫的寬度，研究了不同裂縫寬度對實驗結果的影響。並且在一定程度上大大降低了裝置的製作成本。這樣大大增加了物理模擬實驗的全面性，使得實驗結果分析更加具有指導意義。3、法蘭接頭設計通過採用法蘭板將左、右過渡接頭2、3與中間裂縫組件I進行連接，從而達到很好的密封效果，也便於實驗裝置的拆裝和清洗。同時法蘭採用對稱設計，使得左、右過渡接頭2、3本身可以上下進行調換，也可以將左過渡接頭2和右過渡接頭3進行對換，進而改變流體注入位置和排出位置的不同組合方式，增加實驗的多樣性。4、煤粉帶壓注入設計由於在實驗過程中在第一、二管道4、5和實驗裝置內是帶有一定壓力的，本實施例通過注射器15往注入口注入帶壓的煤粉，使得煤粉在初始狀態不是靜止的，如此使得實驗更加接近於實際情況，使得煤粉是在流體流動的狀態下注入的，從而保證煤粉是在運動狀態下被攜帶，使得研究具有現實意義。5、氣-液兩相實驗設計本實施例很好的解決了以往實驗只能在單相情況下進行的限制。可以很好的在氣液兩相條件下進行裂縫內煤粉運移規律可視化實驗研究。而且在含氣量和含液量上可以通過氣體流量計和液體流量計進行精確的控制，從而實現一定壓力條件下，準確的氣液t匕，增加了實驗的精確度。6、實驗動態計量系統本實施例採用了高清攝像設備16進行全程攝像，可以對實驗過程進行動態的記錄，並有助於實驗結果的分析和研究。本實施方式的其他結構、工作原理和有益效果與實施方式I的相同，在此不再贅述。以上所述僅為本發明的幾個實施例，本領域的技術人員依據申請文件公開的可以對本發明實施例進行各種改動，變型或組合而不脫離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，其特徵在於，所述實驗裝置包括中間裂縫組件、左過渡接頭和右過渡接頭，所述左過渡接頭的一端連接有第一管道，另一端連接在中間裂縫組件的左端，所述右過渡接頭的一端連接在中間裂縫組件的右端，另一端連接有第二管道，所述中間裂縫組件為透明結構，其內具有寬度可調節的裂縫。
2.根據權利 要求1所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，其特徵在於，所述中間裂縫組件包括兩個有機玻璃板和兩個中間墊片，兩個中間墊片分別連接在兩個有機玻璃板之間的上、下端，所述兩個有機玻璃板之間為所述裂縫，通過調整中間墊片的厚度能調節所述裂縫的寬度。
3.根據權利要求2所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，其特徵在於，所述有機玻璃板和所述中間墊片之間設有密封圈，所述中間墊片採用有機玻璃製成；所述兩個有機玻璃板和中間墊片之間通過螺栓連接。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，其特徵在於，所述左過渡接頭和右過渡接頭均呈鴨嘴形，所述左過渡接頭從具有所述第一管道的一端向連接所述中間裂縫組件的另一端呈逐漸縮小狀，所述右過渡接頭從具有所述第二管道的一端向連接所述中間裂縫組件的另一端呈逐漸縮小狀。
5.根據權利要求1至3任意一項所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，其特徵在於，所述左過渡接頭與所述中間裂縫組件之間通過法蘭連接件連接，所述右過渡接頭與所述中間裂縫組件之間亦通過法蘭連接件連接。
6.根據權利要求5所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，其特徵在於，所述左過渡接頭和右過渡接頭均包括有第一法蘭板，所述中間裂縫組件的兩端分別連接有第二法蘭板，所述第一法蘭板和第二法蘭板上均設有多個螺孔，所述螺孔呈橢圓形螺孔，所述第一法蘭板和第二法蘭板通過螺栓連接，形成所述法蘭連接件。
7.根據權利要求1至3任意一項所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，其特徵在於，所述第一管道位於所述左過渡接頭的中部，所述第二管道位於所述右過渡接頭的上部或下部；其中，所述第一管道為注入口，而所述第二管道為排出口，或者，所述第一管道為排出口，而所述第二管道為注入口。
8.根據權利要求7所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，其特徵在於，所述實驗裝置還包括注射器，所述注射器連接於所述注入口，通過所述注射器往所述實驗裝置內加入帶壓力的煤粉顆粒；所述實驗裝置還包括高清攝像設備，所述高清攝像設備對準所述中間裂縫組件。
9.一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗方法，其特徵在於，其包括如下步驟: 提供如權利要求1所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置； 提供並聯設置的液體控制管路和氣體控制管路，所述液體控制管路和氣體控制管路並聯後依次連接氣液控制管路和所述第一管道； 通過注射器往第一管道上注射帶壓煤粉，同時使得所述液體控制管路和氣體控制管路可分別地啟動，使液體或氣體單獨地進入所述第一管道，以單獨做氣相或液相條件下縫內煤粉運移實驗，或者，使得所述液體控制管路和氣體控制管路共同啟動，使液體和氣體一起進入所述第一管道，以進行氣液兩相條件下縫內煤粉運移實驗。
10.根據權利要求9所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗方法，其特徵在於，所述液體控制管路包括依次連接的儲水罐、第一閥門、離心泵、第二閥門、液體流量計和液體單向閥； 所述氣體控制管路包括依次連接的空氣壓縮機、儲氣罐、減壓閥、第三閥門、氣體流量計和氣體單向閥； 所述氣液控制管路包括第四閥門、氣液兩相混合器和第五閥門。
11.據權利要求10所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗方法，其特徵在於，所述第二管道通過煤粉過濾分離設備連接所述儲水罐。
全文摘要
本發明實施例公開了一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置及其方法，實驗裝置包括中間裂縫組件、左過渡接頭和右過渡接頭，所述左過渡接頭的一端連接有第一管道，另一端連接在中間裂縫組件的左端，所述右過渡接頭的一端連接在中間裂縫組件的右端，另一端連接有第二管道，所述中間裂縫組件為透明結構，其內具有寬度可調節的裂縫。本發明實施例的裂縫的寬度可以調節，從而可實現不同寬度的裂縫的模擬，大大降低了裝置的製作成本，而且大大增加了物理模擬實驗的全面性。
文檔編號E21B47/002GK103089240SQ201210521199
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者韓國慶, 吳曉東, 安永生, 範衛潮, 李翔, 竺彪, 郭宏峰, 高飛, 張珈銘, 徐立坤, 周穎嫻, 張壯, 劉凱, 劉雙雙 申請人:中國石油大學(北京)