煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置及模拟方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，包括井筒模拟装置、活动支架，井筒模拟装置的两端分别设有上接头和下接头；下接头依次与第二单向阀、注液阀、液体注入流量计、水泵连接；上接头依次与排液阀、气液分离器、液体流量计、泄流阀连接；下接头依次与第一单向阀、总注气阀、大流量阀、涡街流量计、压力表、调压阀、储气罐阀、储气罐、空气压缩机连接；压力表通过并联管路与总注气阀二次连接，并联管路依次设有转子流量计、小流量阀；活动支架包括支架本体、制动脚轮、钢丝绳、定滑轮。本发明专利技术还提供一种煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟方法。本发明专利技术可以模拟研究煤粉固相微颗粒在井筒中的运移、沉降规律。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟装置，具体涉及一种煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置及模拟方法。
技术介绍
煤层气作为一种清洁环保能源，是常规天然气的重要战略补充，对国家缓解减排压力、优化能源结构、实现经济转型有重要的战略意义。其主要获取方式是地面钻井开采，利用人工井眼对煤层及其围岩中的地下水进行抽排，从而降低煤储层压力，促使煤层中吸附的甲烷气体解吸释放，并经由油套环空运移至井口被收集。煤粉固相微颗粒的存在是煤层气井排采生产的一大特点，在排采生产过程中，煤粉在井筒底部，远离泵吸入口一端极易聚集成团，进而形成沉淀堆积或煤桥，造成井眼堵塞不畅、卡泵、埋泵等问题。因此随时了解掌握煤层气井井筒内流体的流动特性及流型，明确煤粉的运移与聚集沉淀规律，为排采方式的选择与排采停井作业风险评估等提供了有利的指导与判断依据，为制定合理的排采制度，避免盲目抽采，实现产能最大化具有重要意义。近几年，伴随煤层气行业的发展，针对煤层气井的排采已经有了一些模拟实验装置，如垂直井筒中的煤粉产出实验装置，模拟井筒环空多相流的可视化实验装置，排水采气实验装置等等。但这些模拟实验装置的功能较为单一，没有将可视化、耐高压力和对温度、压力、井斜、气量、液量的综合调控以及装置对煤粉固相微颗粒的适应性实现统一结合，无法准确模拟煤层气井井筒内煤粉固相微颗粒的流动特性，进而真实反映煤粉的运移与聚集沉淀规律。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置及模拟方法，该装置和方法可以模拟研究煤粉固相微颗粒在井筒中的运移、沉降规律。本专利技术所采用的技术方案是：一种煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，包括井筒模拟装置、与井筒模拟装置连接的活动支架，所述井筒模拟装置的上端设有上接头，井筒模拟装置的下端设有下接头；所述下接头依次与第二单向阀、注液阀、液体注入流量计、水泵连接，水泵的液相进入端与水箱连通，水泵将水箱中的液体抽入井筒模拟装置；所述上接头依次与排液阀、气液分离器、液体流量计、泄流阀连接，泄流阀将井筒模拟装置内的水排出；所述上接头通过放气阀与气液分离器连接，气液分离器上接有泄压阀；所述下接头依次与第一单向阀、总注气阀、大流量阀、涡街流量计、压力表、调压阀、储气罐阀、储气罐、空气压缩机连接，所述压力表通过并联管路与总注气阀二次连接，并联管路依次设有转子流量计、小流量阀；所述井筒模拟装置包括透明耐压玻璃管，所述透明耐压玻璃管内设有多节式中心管，所述多节式中心管由若干节短管通过螺纹连接组成；多节式中心管通过上接头与透明耐压玻璃管连接，通过扶正器固定在透明耐压玻璃管的中心；所述活动支架包括支架本体，所述支架本体的下端设有制动脚轮，所述支架本体的上端与钢丝绳的一端连接，钢丝绳的另一端穿过定滑轮；所述上接头和下接头上分别设有温度传感器、压力传感器、恒温加热装置，温度传感器、压力传感器、恒温加热装置、空气压缩机、涡街流量计、水泵与控制终端连接，控制终端可以控制水泵、空气压缩机、恒温加热装置，采集上接头和下接头的温度传感器与压力传感器数据，以及涡街流量计计量的流体流量数据。更进一步的方案是，放气阀与气液分离器的连接接口位于气液分离器的上部；泄压阀与气液分离器的连接接口位于气液分离器的上部；排液阀与气液分离器的连接接口位于气液分离器的侧面中下部；在气液分离器的底部设有带内外螺纹的短管，短管伸入气液分离器内，且高出气液分离器底部4-6cm；所述短管与液体流量计连接。该结构能保证气液分离效果；将管道旋进气液分离器4-6cm,可以防止气液分离器底部堆积的沉淀物堵塞管道，影响液相的流动与循环。更进一步的方案是，放气阀与气液分离器的连接接口、泄压阀与气液分离器的连接接口、排液阀与气液分离器的连接接口与气液分离器采用螺纹连接；液体流量计与短管采用螺纹连接。采用螺纹连接便于安装与拆卸，也便于清洗。更进一步的方案是，气液分离器与排液阀的接口通径大于短管与液体流量计的接口通径；排液阀的最大开度大于泄流阀的最大开度。如果排液阀的内径小，那么存在液相流入小于流出，造成密封失效，不利于气液的分离。更进一步的方案是，水泵的出液端与分流阀连接，利用分流阀的分流，调控水泵的液相出口端输出量。更进一步的方案是，所述下接头由下接头短节与密封底板组成，密封底板与下接头短节通过螺纹连接，便于清理沉淀物。更进一步的方案是，气液分离器的放置位置整体高于井筒模拟装置的顶部，可使气液分离器有效发挥气液分离效果，方便实验操作与计量液相流量。更进一步的方案是，所述上接头、下接头与井筒模拟装置采用螺纹连接。透明耐压玻璃管可承受不高于1.5Mpa的压力，设计模拟压力不超过0.8MPa，最高承受温度为55℃。本专利技术还提供一种采用上述煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置进行煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟的方法，包括如下步骤：1)、根据煤层气井井筒内形空间环空尺寸特征，组装煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置；2)、支架本体最初水平放置；上提支架本体上端的钢丝绳，同时打开支架本体下端制动脚轮的制动销；钢丝绳上提，配合制动脚轮，将井筒模拟装置调节至确定角度，然后固定钢丝绳，制动脚轮插入制动销，保持倾斜角度稳定不变；3)、参考水箱内侧刻度，加入定量清水；或依据煤层气井现场工况，选取合适粒径煤粉，加入水箱中，调配出确定体积浓度的固液混合物，保持充分搅拌；4)、开启放气阀、注液阀、泄压阀、排液阀，通过控制终端开启水泵往井筒模拟装置内注入液体，待泄压阀有液相溢出后关闭水泵与泄压阀；5)、选择气线流程，大气量选涡街流量计与大流量阀支路，小气量选转子流量计与小流量阀支路；关闭总注气阀、大流量阀、小流量阀、储气罐阀，将调压阀的输出端口压力调至最低；通过控制终端开启空气压缩机，往储气罐内注气，储气罐内达到设定压力值后，空气压缩机自动停止工作待机；当储气罐内压力低于1Mpa时，空气压缩机再次自动开启；6)、根据设定模拟气体流量大小选择打开小流量阀或者大流量阀；打开储气罐阀和总注气阀，微开泄压阀；调控调压阀输出端口压力，利用与井筒模拟装置内的压力差来输送气体,实现排液、注气、增压；7)、逐步调节增大调压阀输出端口压力，配合微开泄压阀建立井筒模拟装置内压力，同步观察井筒模拟装置内压力值；调控泄压阀开度和调压阀输出端口压力，实现在井筒模拟装置内压力不变前提下，气体流量增加；控制终端开启上接头与下接头的内置恒温装置，实现井筒模拟装置内温度的模拟；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，包括井筒模拟装置、与井筒模拟装置连接的活动支架，其特征在于：所述井筒模拟装置的上端设有上接头，井筒模拟装置的下端设有下接头；所述下接头依次与第二单向阀、注液阀、液体注入流量计、水泵连接，水泵将水箱中的液体抽入井筒模拟装置；所述上接头依次与排液阀、气液分离器、液体流量计、泄流阀连接，泄流阀将井筒模拟装置内的水排出；所述上接头通过放气阀与气液分离器连接，气液分离器上接有泄压阀；所述下接头依次与第一单向阀、总注气阀、大流量阀、涡街流量计、压力表、调压阀、储气罐阀、储气罐、空气压缩机连接；所述压力表通过并联管路与总注气阀二次连接，并联管路依次设有转子流量计、小流量阀；所述井筒模拟装置包括透明耐压玻璃管，所述透明耐压玻璃管内设有多节式中心管，所述多节式中心管由若干节短管通过螺纹连接组成，多节式中心管通过上接头与透明耐压玻璃管连接，通过扶正器固定在透明耐压玻璃管的中心；所述活动支架包括支架本体，所述支架本体的下端设有制动脚轮，所述支架本体的上端与钢丝绳的一端连接，钢丝绳的另一端穿过定滑轮；所述上接头和下接头上分别设有温度传感器、压力传感器、恒温加热装置，温度传感器、压力传感器、恒温加热装置、空气压缩机、涡街流量计、水泵与控制终端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，包括井筒模拟装置、与井筒模
拟装置连接的活动支架，其特征在于：所述井筒模拟装置的上端设有上接头，井筒模拟装
置的下端设有下接头；
所述下接头依次与第二单向阀、注液阀、液体注入流量计、水泵连接，水泵将水箱中
的液体抽入井筒模拟装置；
所述上接头依次与排液阀、气液分离器、液体流量计、泄流阀连接，泄流阀将井筒模
拟装置内的水排出；所述上接头通过放气阀与气液分离器连接，气液分离器上接有泄压阀；
所述下接头依次与第一单向阀、总注气阀、大流量阀、涡街流量计、压力表、调压阀、
储气罐阀、储气罐、空气压缩机连接；所述压力表通过并联管路与总注气阀二次连接，并
联管路依次设有转子流量计、小流量阀；
所述井筒模拟装置包括透明耐压玻璃管，所述透明耐压玻璃管内设有多节式中心管，
所述多节式中心管由若干节短管通过螺纹连接组成，多节式中心管通过上接头与透明耐压
玻璃管连接，通过扶正器固定在透明耐压玻璃管的中心；
所述活动支架包括支架本体，所述支架本体的下端设有制动脚轮，所述支架本体的上
端与钢丝绳的一端连接，钢丝绳的另一端穿过定滑轮；
所述上接头和下接头上分别设有温度传感器、压力传感器、恒温加热装置，温度传感
器、压力传感器、恒温加热装置、空气压缩机、涡街流量计、水泵与控制终端连接。
2.根据权利要求1所述的煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，其特征在于：
放气阀与气液分离器的连接接口位于气液分离器的上部；泄压阀与气液分离器的连接接口
位于气液分离器的上部；排液阀与气液分离器的连接接口位于气液分离器的侧面中下部；
在气液分离器的底部设有带内外螺纹的短管，短管伸入气液分离器内，且高出气液分离器
底部4-6cm；所述短管与液体流量计连接。
3.根据权利要求2所述的煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，其特征在于：
放气阀与气液分离器的连接接口、泄压阀与气液分离器的连接接口、排液阀与气液分离器
的连接接口与气液分离器采用螺纹连接；液体流量计与短管采用螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，其特征在于：
气液分离器与排液阀的接口通径大于与液体流量计的接口通径；排液阀的最大开度大于泄
流阀的最大开度。
5.根据权利要求1所述的煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，其特征在于：
水泵的出液端与分流阀连接。
6.根据权利要求1所述的煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，其特征在于：
所述上接头、下接头与井筒模拟装置采用螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的煤层气井井筒内排水采气煤粉运移模拟装置，其特征在于：
所述下接头...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖宇航，王生维，乌效鸣，李瑞，吴川，吕帅锋，董庆祥，刘建华，粟冬梅，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42