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申请/专利权人：山东科技大学

摘要：本发明公开了一种可视化煤层注水两相渗流实验系统及方法，涉及矿井灾害防治技术领域，可以直观的观测和分析煤裂隙中气液混合流体的渗流过程。该实验系统通过CT扫描、激光刻蚀、表面电性调节等技术，实现了基于真实煤体裂隙形态的可视化渗流测试，并且还可以用于研究储层表面电性对煤层注水渗流的影响特征；利用该实验系统进行实验通过平面裂隙模型制作，注水渗流测试，流体表面活性剂浓度和模型表面电性调节，然后对煤体气液两相渗流特性进行分析，从而更科学、有效的反映不同储层表面电性条件下的流体流动和分布形态，可以为煤层注水技术的改进和发展提供更加全面、准确的理论依据，有利于促进煤矿粉尘、煤岩动力灾害的防治。

主权项：1.一种可视化煤层注水两相渗流实验的方法，利用可视化煤层注水两相渗流实验系统，所述系统包括储气瓶、注气泵、储液瓶、注液泵、真空泵、平面裂隙模型、变阻器、电源、气液分离器、高速摄像机和计算机；所述储液瓶和注液泵相连，储气瓶和注气泵相连；所述注气泵、注液泵和真空泵均通过管道与平面裂隙模型的入口阀门相连；所述平面裂隙模型包括玻璃板、金属板、入口阀和出口阀，金属板和玻璃板上下贴合安装，入口阀和出口阀相对布置在两个侧边上；所述出口阀和气液分离器相连，金属板与变阻器以及电源相连；所述气液分离器上分别设置有出液管和出气管，出液管上安装有液体流量计，出气管上设置有气体流量计；所述高速摄像机布置在平面裂隙模型上方，监测平面裂隙模型内部的气液混合流动形态；所述计算机控制电源、变阻器和高速摄像机工作，并接收高速摄像机、液体流量计和气体流量计的监测信息；所述玻璃板和金属板之间设置平面裂隙，模拟局部煤体裂隙网络孔道；所述玻璃板和金属板的边缘之间通过粘接固定，玻璃板和金属板水平放置，所述金属板使用铝箔材料制作；所述电源向金属板供电，变阻器控制金属板上的电荷密度，其特征在于，所述方法步骤包括：A.选取煤层试验样本，并制作标准煤样；B.对煤样进行CT扫描，得到煤样截面裂隙平面分布形态的图像，对图像进行二值化处理，提取裂隙分布特征；C.按照煤样的裂隙分布特征，在玻璃板上通过激光刻蚀得到平面裂隙；D.对煤样进行触角测试，得到煤表面清水的接触角，并对玻璃板和金属板的接触面喷涂疏水涂层，保持接触面和煤表面清水的接触角相同；E.粘接固定玻璃板和金属板，并在对侧分别配置入口阀和出口阀；F.关闭出口阀，先开启真空泵，对模拟局部煤体裂隙网络孔道进行抽真空处理后关闭真空泵；G.开启储气瓶和注气泵，向煤体裂隙网络孔道注入甲烷气体后关闭注气泵；H.打开出口阀，开启注液泵，向煤体裂隙网络孔道内注水，模拟煤体裂隙中水驱气渗流的过程，同时高速摄像机记录水驱气渗流的过程并将信息传递至计算机；I.从出口阀流出的气体和液体经过气液分离器分离后，液体流量计和气体流量计将监测信息传输至计算机；所述步骤D中的清水中加入表面活性剂，进行注水渗流测试，根据水驱气渗流的过程中的监测信息，确定表面活性剂对注水渗流的强化作用；所述步骤H中，在开启注液泵的同时调节变阻器，根据水驱气渗流的过程中的监测信息，确定储层表面电性强度对注水渗流的影响。

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