UCGPMF-50型煤及岩层中污染物迁移实验装置

1.概述

该装置用于模拟自然状态下，地下气化过程中煤岩受地应力、瓦斯压力等共同作用的三轴三轴应力状态下煤样的渗透率，并用于测定应力变化、温度变化、介质变化等方面对煤岩渗透性的影响。

实验原理：通过向煤层模型中注入污染物和气体，测量节点上的压力，并且取样分析浓度、组成等等参数，研究煤本地气化过程中污染物的扩散规律。

2.主要技术参数

（1）工作压力

环压：50Mpa

驱替压力：40Mpa

压力测试精度：0.1%F•S

（2）测量范围：0.01～10mL/min

（3）工作温度：200℃，控温精度：±0.5℃

（4）电    源：交流380V   50HZ

（5）总 功 率：6KW

（6）岩心规格：ф25×300㎜

3.仪器的基本组成结构

该仪器主要由注入系统、模型系统、计量系统、自动控制系统、数据采集与处理系统组成。

注入系统：由注入泵、中间容器、管阀件组成，可将各种流体按一定流量注入到模型内。

模拟系统：由岩心夹持器、恒温箱、环压泵、回压系统等组成。

计量系统：包括压力测量、温度测量、流量计量、油、水体积自动计量等。

自动控制：计算机自动控制注入泵的流量，环压泵自动跟踪内压，恒温箱加热恒温等。

数据采集处理：由各种数据采集卡、工控机、打印机、采集处理软件组成，可适时采集压力、温度流量、油水体积等参数，并对数据进行运算处理。

4.组成仪器各部件的技术规范

（1）注入泵

型号：NP-KX-500-10，工作压力：60Mpa，流量：0.01～10mL/min，泵可手动操作亦计算机。

（2）中间容器

ZR-3型中间容器 容积：1000mL，耐压：50Mpa，材质：1Cr18Ni9Ti，数量3只。

用于存储驱替介质，并起缓冲作用。

ZR-3型哈氏合金中间容器  容积：200mL/50MPa，1只。

（3）岩心夹持器及填砂模型

夹持器适用岩心规格：ф25×300㎜，ф25×80㎜

填砂模型：ф25×500㎜，32Mpa，二测压点

工作压力：50Mpa，环压：60Mpa

材质：316L

（4）环压跟踪泵

DJB-80A型   工作压力：60Mpa，用于给岩心夹持器施加环向压力，密封岩心。

手动和电动操作，配通讯口，可微机操作。

（5）恒温箱

工作温度：180℃±0.5℃

工作室内尺寸：1200×800×850㎜（长×宽×高）。

前后开门，内装照明灯，不锈钢材料制作。

热风循环，采用PID调节控温技术，箱内温度均匀，控温精度高。

安装滚动脚轮，移动方便。

分两节加工后连接为一个整体，方便搬运。

（6）阀门、管线、管件及流程

采用DW3内卡 式高压阀门管件，耐压70Mpa。

（7）计量系统

压力计量：压力变送器DG1300-BZ-B-2-60/AA、DG1300-BZ-B-2-4/AA

测量精度0.25%F·S，用于岩心进出口及各测压点的压力测量，所有压力采用WP-C901-20-17-P压力数显表显示，也可通过数显表上有RS232口由计算机采集。

温度计量：采用PT100测温探头，XMT-7512ZX-RZ温控仪设定、控温、测量温度。

流量计量：采用天平称重法计算液体流量

          天平型号：BP423S，量程420g，精度0.001g

          计算机自动采集计算流量值。

油水自动计量：采用液位及电子天平自动计量油、水体积，油、水体积值油计算机自动采集计算。

（8）数据采集系统

采用MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI数据采集板适时采集压力、温度、流量。

（9）自动控制系统

计算机可对下列外部设备进行自动控制

（1）注入泵：通过泵的通讯接口，计算机可对注入流量进行控制；

（2）环压跟踪泵：计算机通过HY6160端子板自动控制环压泵及电磁阀的开关，维持驱替压力与环压的压差。

图1 测控系统示意图

（10）应用软件与数据处理

软件在windows2000/XP环境下运行，采用VB编程。仪器工作流程显示在界面上，可实现人机对话，操作人员设定好参数后就可以实现无人值守，计算机可自动采集所有的压力、流量，并控制泵的运行，环压泵的自动跟踪。

计算机采集的数据经处理可生成原始数据报表、分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式，以便用户灵活使用。

计算机：扬天  A8000C    打印机：HP1160

5.主要技术特征

（1）装置采用模块化设计，可根据不同试验要求进行组合；

（2）能模拟地层条件下进行高温高压驱替试验；

（3）关键部件采用进口件，提高测试的可靠性、精确性；

（4）实现计算机自动化控制、采集、处理；

（5）环压跟踪注入压力，保持恒定压差；

（6）高、低量程压力变送器可切换，确保压力测试精度；

（7）仪器的结构合理、外型美观大方、操作方便、经久耐用；

（8）选购件齐全，可根据不同试验要需要，选购我厂不同规格的模型，使仪器广泛应用于各种试验研究领域。

6.基本操作

（1）岩样准备

①岩样的钻取切割：将岩样钻成φ25或ф38的圆柱体，两端切割平整，切割面与轴线垂直。

钻取岩样方法参见SY/T5336

②岩样的洗油

洗油方法按SY/T5336执行

③岩样的烘干

岩样烘干温度控制在60～65℃，烘干24h后，每隔8h称重一次，两次称重的差值小于10mg时，记下岩样的实测质量。

④测量岩样的几何尺寸：长度（L）、直径（D）。

⑤岩样气体渗透率测定按SY/T5336进行。

⑥岩样抽空饱和油（水），称湿重，计算岩样孔隙体积。

⑦将饱和好油（水）的岩样浸泡在油（水）中，待用。

（2）流程准备

保证储液容器、各种泵内液体充足，不足时请添加。

（3）岩心的安装

从烧杯中取出预先饱和好的岩心，放入夹持器胶套内，装上夹持器堵头，顶紧岩样。

（4）加环压密封岩样

①手动加环压

将控制面板上手动、自动开关打到手动位置，打开环压泵开关，增压至需要压力值时，关环压泵开关。

②自动加环压

将控制面板上手动、自动开关打到自动位置，在计算机实验程序上，点击实验开始键后，计算机自动控制环压泵的启动与停止，并自动跟踪驱替压力，维持环压与驱替压力差。

（5）加温

先打开面板上恒温箱风机开关，再打开加热开关，在其控温仪上设定需加热的温度，温控仪自动控制恒温箱加热，至所需温度恒温。

温控仪温度设定方法详见温控仪使用说明书

停止加热只需将加热开关断开，或将温控仪温度设定到低于环境温度。

（6）实验评价

各种试验方法详见其实验评价行业标准。

7.安全

仪器的安全操作涉及到操作者的人身安全和仪器的正常使用寿命，厂家提醒操作者注意如下要点：

（1）仪器的各类仪表和计算机必须保证正确的电源输入，必须配有自动稳压保护装置。

（2）仪器各部保证有良好的接地。

（3）流程管汇各部的压力不高于设计压力，特别不能高于各种检测仪表的量程，使用气体加压时必须格外小心。

（4）仪器的阀门设计为手动操作，请按试验步骤预先设计好试验流程走向，任何一阀门的操作错误均可能导致整个试验的失败。

（5）系统在高温操作时，必须带有绝热手套，以免烫伤。

8.维护

恒速泵要定期清洗，其详细的维护请参阅读泵说明书。

电子天平要避免强烈振动，切不可过载，其详细的注意事项请阅读天平说明书。

本仪器所配计算机为仪器的控制机，切忌乱拷软件，尤其是来历不明的软盘，计算机病毒可能会导致控制及数据采集的混乱和错误。

仪器所有与液体接触的部分均为不锈钢材质，有一定的抗腐蚀性能，但并非一劳永逸。对流程管汇部分需经常清洗，尤其是注完酸或其它强腐蚀液体后要立即用清水清洗。流程长期不用时，流程管汇内注满油或用高压气吹干，以防锈蚀。

长期使用会造成对流程密封件的正常破损，影响密封性能，所以，建议定期对仪器进行耐压试验，对仪器.的泄露部分更换密封件，对经常使用者其周期以3个月为宜。