一种用于煤层气井排采的模拟试验方法技术

本发明专利技术提出的用于煤层气井排采的模拟试验装置和试验方法，其能够模拟煤储层流体压力接近临界解吸压力进入产气阶段时储层流体流动过程、模拟产气过程中贾敏效应的形成过程及如何打破贾敏效应的过程，并得到试验条件下气水流体的流量、流速及试验时间数据；模拟产水过程中速敏效应的形成过程及如何打破速敏效应的过程，并得到试验条件下地层水流体的流量、流速及试验时间数据。结合地层水中固相颗粒含量浓度、贾敏和速敏试验前后煤样孔渗测试结果，能够分析不同煤储层条件下贾敏和速敏效应形成和控制的排采管控条件。本发明专利技术控流量精度高，气水流速流量波动性小，数据显示直观、准确，试验操作简单、安全且易于控制。

Simulation test device and test method for coal seam gas well drainage production

For the simulation test device and test method of CBM wells production provided by the invention, it can simulate the coal reservoir fluid pressure near the critical desorption pressure into the gas phase formation process of the Jia Min effect of gas production process simulation of reservoir fluid flow process, and how to break the Jamin effect, and flow velocity the test time and data of gas water fluid under test conditions; forming process simulation of water production process of medium speed sensitive effect and how to break the process of velocity sensitivity, and flow, and the test of formation water fluid under the condition of test time data. Combined with the concentration of solid phase particles in formation water and the test results of pore and permeability of coal samples before and after Jia Min and velocity sensitivity test, the control conditions of formation and control of Jia Min and velocity sensitive formation under different coal reservoir conditions can be analyzed. The invention has the advantages of high flow control precision, small fluctuation of gas water flow rate, visual and accurate data display, simple operation, safety and easy control.

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤层气井排采的模拟试验装置和试验方法
本专利技术涉及煤层气开发领域领域，尤其涉及一种用于煤层气井排采的模拟试验装置和方法。
技术介绍
随着我国国民经济的发展，传统能源的供应形势日趋严峻，而且人类活动中排放的大量二氧化碳所产生的温室效应已经严重威胁到整个自然的生态安全，人类对新型、清洁的能源需求越来越大，因而煤层气作为一种新型、清洁能源受到了广泛关注。我国具有丰富的煤层气资源，煤层气开发对缓解我国油气资源紧张现状、减轻矿井灾害程度、减少温室气体排放等均具有重要意义。如何从煤层中高效开采煤层气及提高煤层气井产量是当前研究的重要课题，煤层气井排采管控是影响煤层气井后期开发过程中的关键技术难题，对煤储层保护、煤层气井持续高产具有重要意义。目前均认识到煤层气井排采管控对煤层气井产量变化的影响的重要性，但对于排采作业制度与煤层气井排采过程中产生的煤储层伤害如贾敏效应和速敏效应之间的耦合关系、不同煤储层发生贾敏和速敏效应的机理及排采控制手段均未见深入的报道，严重制约了煤层气井排采管控技术的有效提高和实施。鉴于此，在试验室内通过模拟气水饱和阶段的煤储层条件，实现煤层气排采过程中煤储层流体流动时贾敏和速敏形成和有效控制的试验装置和试验方法，对研究煤层气井排采时贾敏和速敏如何通过排采管控具有重要的理论指导意义，对于指导煤层气的生产作业具有实际指导意义。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术存在的不足，提供了一种用于煤层气井排采的模拟试验装置和方法。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：一种用于煤层气井排采的模拟试验装置，其特征在于，包括：高压气瓶、锥形瓶、装填煤样容器、量筒、水槽和集气瓶；所述锥形瓶、量筒和集气瓶上均具有刻度；所述高压气瓶和锥形瓶均通过管路与装填煤样容器连通；所述高压气瓶内盛装有CH4，其与装填煤样容器之间的管路上设有控制气阀、开关阀和进口气体流量计；所述锥形瓶内盛装有模拟地层水，其与装填煤样容器之间的管路上设有进口流量控制阀和第一液体流量计；所述装填煤样容器内设有用于装载煤心柱的岩心夹持器，所述岩心夹持器具有胶套，所述岩心夹持器外壁与所述装填煤样容器内壁相抵；所述装填煤样容器还通过管路分别连接量筒和水槽，所述装填煤样容器与量筒之间的管路上设有第一气水控制阀、出口流量控制阀和第二液体流量计，所述装填煤样容器和水槽之间的管路设有出口气体控制阀、出口气体流量计和第二气水控制阀；所述集气瓶倒置在水槽内，所述装填煤样容器和水槽之间的管路出气口位于所述集气瓶内。优选地，上述管路为亚克力管路。优选地，所述开关阀为电磁阀。优选地，还包括若干个盛装不同浓度地层水并带刻度的备用锥形瓶，所述地层水内含有煤粉与粘土颗粒。优选地，所述煤粉的粒径小于0.1mm，质量浓度不超过10%。优选地，上述阀门的精度为0.4级，上述气体或液体流量计的精度为0.2级。本专利技术还提出一种采用上述模拟试验装置的试验方法，包括以下步骤：S1：将准备好的的煤心柱装入胶套中，密封后将胶套置于岩心夹持器中，并将岩心夹持器置于装填煤样容器内，用密封材料密封装填煤样容器的管路接口可能发漏气漏水的地方；S2：将试验装置中的所有管路连接好，并将所有阀门关闭；S3：打开进口流量控制阀、第一气水控制阀、出口气体控制阀、第二气水控制阀，待管路中充注满地层水后，关闭所有控制阀；S4：打开控制气阀、开关阀、进口流量控制阀、第一气水控制阀、出口气体控制阀、出口流量控制阀、第二气水控制阀，观测进口气体流量计、第一液体流量计、第二液体流量计、出口气体流量计读数变化；调节控制气阀和进口流量控制阀，当管路中地层水不流动，即煤样中产生了贾敏效应时，记录试验过程中的气体流量、液体流量和试验时间；S5：在S4基础上，调节控制气阀以加大CH4气体流速，或调高的锥形瓶以改变水头高度，当管路中地层水重新流动，即煤样中贾敏效应被打破时，关闭所有控制阀，记录试验过程中气体流量、液体流量和试验时间；S6：在锥形瓶中装入含煤粉或粘土颗粒的地层水，打开控制气阀、开关阀、第一气水控制阀、出口流量控制阀，并冲洗管路，冲洗一段时间后关闭控制气阀、开关阀、出口流量控制阀，调节进口流量控制阀，以使地层水缓慢流动；观测管路中地层水流速和第二液体流量计，当管路水地层水不流动和液体流量计读数不再变化，即岩心夹持器中煤样发生速敏效应时，记录试验过程中液体流量和试验时间；S7：在S6基础上，调节进口流量控制阀，以降低地层水流量流速，并观测地层水是否重新流动；S8：若当地层水重新流动，即速敏效应被打破时，记录试验液体流量和试验时间；若地层水未重新流动，即速敏效应未被打破，降低锥形瓶中地层水煤粉和粘土含量直至清水，取备用煤心柱重复试验操作S6和S7，直至地层水重新流动，记录试验液体流量和试验时间；S9：试验结束后，打开内置岩心夹持器，取出试验样品，解除管路连接，清洗试验容器和管路，并对试验样品进行孔渗物性分析。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：该试验装置和试验方法能够模拟煤储层接近临界解吸压力进入产气阶段时煤储层流体流动过程、模拟产气过程中贾敏效应的形成过程及如何打破贾敏效应的过程，并得到试验条件下气水流体的流量、流速及试验时间数据；模拟产水过程中速敏效应的形成过程及如何打破速敏效应的过程，并得到试验条件下地层水流体的流量、流速及试验时间数据。结合地层水中固相颗粒含量浓度、速敏试验前后煤样孔渗测试结果，能够分析不同煤储层条件下贾敏和速敏效应形成和控制的排采管控条件。本专利技术控流量精度高，气水流速流量波动性小，数据显示直观、准确，试验操作简单、安全且易于控制。附图说明图1为本专利技术所述的模拟试验装置的结构示意图。图2为本专利技术所述的试验方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合具体的实施例来说明本专利技术的内容。如图1所示，图1为本专利技术所述的模拟试验装置的结构示意图，如图2所示，图2为本专利技术所述的试验方法的流程示意图。参照图1，本专利技术所述的用于煤层气井排采的模拟试验装置，包括：高压气瓶1、锥形瓶7、装填煤样容器8、量筒14、水槽18和集气瓶17；所述锥形瓶7、量筒14和集气瓶17上均具有刻度；所述高压气瓶1和锥形瓶7均通过管路与装填煤样容器8连通；所述高压气瓶1内盛装有CH4，其与装填煤样容器8之间的管路上设有控制气阀2、开关阀3和进口气体流量计4；所述锥形瓶7内盛装有模拟地层水，其与装填煤样容器8之间的管路上设有进口流量控制阀6和第一液体流量计5；所述装填煤样容器8内设有用于装载煤心柱的岩心夹持器9，所述岩心夹持器9具有胶套，所述岩心夹持器9外壁与所述装填煤样容器8内壁相抵；所述装填煤样容器8还通过管路分别连接量筒14和水槽18，所述装填煤样容器8与量筒14之间的管路上设有第一气水控制阀10、出口流量控制阀12和第二液体流量计13，所述装填煤样容器8和水槽18之间的管路设有出口气体控制阀11、出口气体流量计15和第二气水控制阀16；所述集气瓶17倒置在水槽18内，所述装填煤样容器8和水槽18之间的管路出气口位于所述集气瓶17内。在有的实施例中，上述管路为亚克力管路，具有良好的透明性，便于观察管路内的水流动情况。在有的实施例中，所述开关阀3为电磁阀，方便控制。上述方案还包括若干个盛装不同浓度地层水并带刻度的备用锥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤层气井排采的模拟试验装置，其特征在于，包括：高压气瓶、锥形瓶、装填煤样容器、量筒、水槽和集气瓶；所述锥形瓶、量筒和集气瓶上均具有刻度；所述高压气瓶和锥形瓶均通过管路与装填煤样容器连通；所述高压气瓶内盛装有CH

【技术特征摘要】
1.一种用于煤层气井排采的模拟试验装置，其特征在于，包括：高压气瓶、锥形瓶、装填煤样容器、量筒、水槽和集气瓶；所述锥形瓶、量筒和集气瓶上均具有刻度；所述高压气瓶和锥形瓶均通过管路与装填煤样容器连通；所述高压气瓶内盛装有CH4，其与装填煤样容器之间的管路上设有控制气阀、开关阀和进口气体流量计；所述锥形瓶内盛装有模拟地层水，其与装填煤样容器之间的管路上设有进口流量控制阀和第一液体流量计；所述装填煤样容器内设有用于装载煤心柱的岩心夹持器，所述岩心夹持器具有胶套，所述岩心夹持器外壁与所述装填煤样容器内壁相抵；所述装填煤样容器还通过管路分别连接量筒和水槽，所述装填煤样容器与量筒之间的管路上设有第一气水控制阀、出口流量控制阀和第二液体流量计，所述装填煤样容器和水槽之间的管路设有出口气体控制阀、出口气体流量计和第二气水控制阀；所述集气瓶倒置在水槽内，所述装填煤样容器和水槽之间的管路出气口位于所述集气瓶内。2.根据权利要求1所述的用于煤层气井排采的模拟试验装置，其特征在于，上述管路为亚克力管路。3.根据权利要求1所述的用于煤层气井排采的模拟试验装置，其特征在于，所述开关阀为电磁阀。4.根据权利要求1所述的用于煤层气井排采的模拟试验装置，其特征在于，还包括若干个盛装不同浓度地层水并带刻度的备用锥形瓶，所述地层水内含有煤粉与粘土颗粒。5.根据权利要求4所述的用于煤层气井排采的模拟试验装置，其特征在于，所述煤粉的粒径小于0.1mm，质量浓度不超过10%。6.根据权利要求1-5任一项所述的用于煤层气井排采的模拟试验装置，其特征在于，上述阀门的精度为0.4级，上述气体或液体流量计的精度为0.2级。7.一种采用如权利要求1所述的模拟试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将准备好的的煤心柱装入胶套中，密封后将胶套置于岩心夹持器中，并将岩心夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会虎，徐宏杰，兰天贺，薛俊华，周伟，韩云春，任波，
申请(专利权)人：安徽理工大学，淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34