一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置的制作方法

本发明涉及低煤阶层气开发领域，具体是一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置。

背景技术：

1、低煤阶煤层气具有保障国家能源安全、减少煤矿瓦斯灾害、降低温室排放的三重战略意义，能形成常规天然气的重要补充，助力实现“双碳”目标并推动煤炭行业向绿色能源转型。

2、在低煤阶层气开发过程中，损失气通常占总含气量的12%–20%，导致损失气被忽略或低估，造成煤层气资源量评估出现系统性偏差，进而影响开发潜力判断与产能预测，传统usbm法的估算值比实测值低8～16倍，尤其在低煤阶、碎软煤层中偏差更为剧烈，且缺乏对吸附态甲烷解吸全过程的气体回收与监测能力，难以满足低煤阶层气资源精确评估的实验需求。

3、因此，有必要提供一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，包括：

2、储气罐，用于储存高纯甲烷；

3、压缩气泵，其设置于所述储气罐顶部，所述压缩气泵的进气端连接于所述储气罐，用于压缩所述储气罐内部的高纯甲烷；

4、模拟罐，其安置于所述储气罐一侧；

5、其中，所述压缩气泵的输出端与所述模拟罐之间连接有进气管，所述模拟罐与所述储气罐之间连接有出气管。

6、进一步地，作为优选，所述模拟罐包括：

7、外罐，其外壁设有进气孔及出气孔，用于连通进气管及出气管；

8、内罐，其设置于所述外罐内部；

9、进料密封组件，其设置于所述外罐一侧；

10、定位盘，其固定设置于所述外罐另一侧；

11、驱动座，其固定设置于所述内罐靠近所述定位盘一侧；

12、驱动组件，其设置于所述定位盘与所述驱动座之间；

13、螺旋钻杆，其依次穿过所述定位盘、所述驱动组件及所述驱动座，并且所述螺旋钻杆与所述驱动组件及所述驱动座螺纹连接。

14、进一步地，作为优选，所述内罐包括：

15、两个固定环，其固定设置于所述内罐轴向两侧；

16、多根敲击板，其沿所述固定环的周向阵列设置于所述固定环的内壁，且各所述敲击板连接于所述固定环之间；

17、煤样网筒，其设置于所述固定环的内部，用于容纳煤样；

18、多个棘轮环，其沿轴向阵列设置于所述煤样网筒的周向外壁；

19、其中，所述棘轮环与所述敲击板形成单向啮合传动结构，用于在所述煤样网筒旋转时间歇性地拨动所述敲击板，使其产生周期性振动。

20、进一步地，作为优选，所述驱动座包括：

21、基座盘，其设置于所述驱动座靠近所述定位盘的一侧；

22、顶盘，其设置于所述驱动座的另一侧；

23、螺纹套环，其沿轴线固定嵌设于所述顶盘的内部，且贯穿所述基座盘，所述螺旋钻杆与所述螺纹套环螺纹配合；

24、第一齿盘，其转动套设于所述螺纹套环的外壁，且所述第一齿盘的一端连接于所述驱动组件的输出端；

25、多根定位柱，其沿周向阵列设置于所述第一齿盘的外围，并固定连接于所述基座盘与所述顶盘之间；

26、多个第二齿盘，各所述第二齿盘分别转动设置于对应的所述定位柱上，且所述第二齿盘与所述第一齿盘啮合；

27、内齿环，其转动设置于所述述基座盘与所述顶盘之间，且与所述第二齿盘均啮合。

28、进一步地，作为优选，所述固定环与所述外罐的内壁固定连接，所述煤样网筒的一端与所述内齿环固定连接。

29、进一步地，作为优选，所述出气管靠近所述外罐的一段依次连接有安全阀及流量监测计。

30、进一步地，作为优选，所述进料密封组件包括：

31、法兰环座，其固定套设设置于所述外罐外侧，且所述法兰环座周向外壁阵列设有多个定位架；

32、密封销，其转动设置于所述定位架中；

33、密封盖板，其活动设置于所述法兰环座远离所述外罐的一端，且所述密封盖板的周向外壁设有与所述定位架位置对应的卡口。

34、进一步地，作为优选，所述法兰环座内设有可旋转的柱塞，用于在轴向上固定及支撑所述内罐中的煤样。

35、与现有技术相比，本发明提供了一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，具备以下有益效果：

36、本装置通过集成高压饱和、压力调控、机械破碎及气体回收监测，实现了对低煤阶煤层气取芯全过程的物理模拟；其次，通过螺旋钻杆逆向旋转配合敲击振动笼式网筒结构，持续清除煤粉堵塞，确保吸附态甲烷充分解吸逸出；利用安全阀按预设曲线精确控制降压过程，结合流量监测计的实时计量与累计逸出气量，实现损失气的封闭回收与精准测量。

37、此外，全流程气体回流至储气罐，避免资源浪费与环境污染，有效解决了传统usbm法低估损失气及缺乏全过程监测能力的问题，为低煤阶煤层气资源的评估与开发潜力判断提供了可靠的实验依据。

1.一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，其特征在于，所述模拟罐（2）包括：

3.根据权利要求2所述的一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，其特征在于，所述内罐（22）包括：

4.根据权利要求3所述的一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，其特征在于，所述驱动座（24）包括：

5.根据权利要求4所述的一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，其特征在于，所述固定环（221）与所述外罐（21）的内壁固定连接，所述煤样网筒（223）的一端与所述内齿环（247）固定连接。

6.根据权利要求2所述的一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，其特征在于，所述出气管（5）靠近所述外罐（21）的一段依次连接有安全阀（7）及流量监测计（6）。

7.根据权利要求2所述的一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，其特征在于，所述进料密封组件（23）包括：

8.根据权利要求7所述的一种用于低煤阶煤层气开发的实验装置，其特征在于，所述法兰环座（231）内设有可旋转的柱塞，用于在轴向上固定及支撑所述内罐（22）中的煤样。