一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验方法技术

本发明专利技术公开了一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验方法，由煤系地层结构重构与相似材料模拟子系统模拟构造煤储层，由水平井钻井扩孔模拟子系统施工水平井‑直井对接U型井，并对水平段扩孔；由水平井塌孔造洞穴卸压激励模拟子系统实现水平井压力脉动激励和应力释放，并水力驱替煤液气混合物向直井段运移；由产出物举升模拟子系统实现进一步破碎煤粉及混合物举升，由气液固分离模拟子系统进行煤、液、气的分离，由监测控制子系统实时检测、控制装备运转和实施过程。本发明专利技术能够实现模拟松软构造煤储层水平井大口径成井、水平井造洞穴应力释放、混合流体有效举升及产出混合物的高效分离，为实现构造煤原位煤层气的高效开发提供指导依据。

A Simulated Test Method for Cavern Pressure Relief Mining of in-situ CBM Horizontal Well in Structural Coal

The invention discloses a simulation test method for cavern pressure relief mining of in-situ coalbed methane horizontal wells in tectonic coal. The coal reservoir is simulated by the subsystem of coal measures stratum structure reconstruction and similar material simulation. The U-shaped wells connected with horizontal wells and vertical wells are constructed by the subsystem of drilling reaming simulation of horizontal wells, and the horizontal wells collapse. The simulation subsystem of cave pressure relief excitation realizes pressure fluctuation excitation and stress release in horizontal wells, and hydraulic displacement of coal-liquid-gas mixture to vertical wells; the simulation subsystem of output lifting realizes further crushing of pulverized coal and mixture lifting, and the separation of coal, liquid and gas is carried out by gas-liquid-solid separation simulation subsystem, which is monitored by monitoring. Control subsystem real-time detection, control equipment operation and implementation process. The invention can simulate large caliber completion of horizontal wells in soft structure coal reservoir, stress release of cave formation in horizontal wells, effective lifting of mixed fluids and efficient separation of produced mixtures, and provide guidance basis for efficient development of in-situ coalbed methane in structural coal reservoir.

【技术实现步骤摘要】
一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验方法
本专利技术涉及一种煤层气开采模拟试验方法，特别是涉及一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验方法，属于煤层气开采领域。
技术介绍
构造煤是指煤层受构造应力作用，原生结构、构造受到强裂破坏而产生碎裂、揉皱、擦光面等构造变动特征的煤。构造煤广泛发育和构造煤煤层气资源丰富是中国煤与煤层气资源的显著特征，构造煤资源量占我国已发现煤炭资源的比例很高，构造煤煤层气资源量占我国煤层气资源总量的比例更大。构造煤具有富气、低渗、松软等突出特征，多为煤与瓦斯突出煤层，因危害大且抽采利用困难，煤矿生产中多将其风排到大气中，构造煤煤层气的高效开发对能源、安全、生态具有十分突出的意义。基于疏水降压解吸采气理论的方法是当前原位煤层气地面井开发的主要方法，由于构造煤储层渗透率极低且水力压裂等改造方式效果很差，疏水降压解吸采气理论不适合应用于构造煤储层，勘探开发实践结果也表明，基于疏水降压解吸采气理论基础的煤层气勘探开发技术，包括SVR技术系列(直井压裂、U型井、多分枝水平井、水平井压裂等)、ECBM技术系列(CO2-ECBM、N2-ECBM等)及其复合技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验方法，其特征在于，由煤系地层结构重构与相似材料模拟子系统(1)模拟实际构造煤储层，由水平井钻井扩孔模子系统施工水平井‑直井对接U型井组，并对水平井水平段进行扩孔；由水平井塌孔造洞穴卸压激励模拟子系统进行水平井压力脉动激励和应力释放，并水力驱替煤‑液‑气混合物沿卸压空间向直井段运移；由产出物举升模拟子系统对煤粉进行进一步破碎及产出混合物向直井井口举升；由气液固分离模拟子系统进行煤、液、气分离，由监测控制子系统实时检测、控制试验设备运转和实施过程，实现试验数据的采集、显示和处理分析；具体步骤如下：1)按照构造煤储层实际地质特征，根据相似性原理，配置...

【技术特征摘要】
1.一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验方法，其特征在于，由煤系地层结构重构与相似材料模拟子系统(1)模拟实际构造煤储层，由水平井钻井扩孔模子系统施工水平井-直井对接U型井组，并对水平井水平段进行扩孔；由水平井塌孔造洞穴卸压激励模拟子系统进行水平井压力脉动激励和应力释放，并水力驱替煤-液-气混合物沿卸压空间向直井段运移；由产出物举升模拟子系统对煤粉进行进一步破碎及产出混合物向直井井口举升；由气液固分离模拟子系统进行煤、液、气分离，由监测控制子系统实时检测、控制试验设备运转和实施过程，实现试验数据的采集、显示和处理分析；具体步骤如下：1)按照构造煤储层实际地质特征，根据相似性原理，配置相应物理、力学特征的相似模拟材料，置于三轴应力密封立体支架(1.1)内，同时布置应力传感器、温度传感器和应变测量仪；将三轴应力密封立体支架(1.1)置于恒温房内预热，达到试验设计温度；启动空压机(1.8)和气体增压泵(1.9)，向相似材料煤层(1.4)内注入气体，同时启动X方向伺服加载系统(1.7)、Y方向伺服加载系统(1.6)和Z方向伺服加载系统(1.5)，向三轴应力密封立体支架(1.1)增加三向围压至试验设计压力，检查装置的气密性；若气密性合格，进行下一步骤；若气密性不合格，重复本步骤；2)布置好各个设备的位置并将相应的设备连接，采用现有钻井钻具及工艺技术施工直井(1.12)和水平井(1.11)的直井段和造斜段至相似材料煤层(1.4)；3)将钻井工具更换成往复式钻孔扩孔钻具并下到水平井造斜段处，对相似材料煤层(1.4)进行三级扩孔和大孔径成井，形成与直井(1.12)贯通的水平井段，完成造洞穴裸眼完井；4)起出井下所有钻井工具，向水平井(1.11)水平段起点处下入井下喷射装置(3.12)及与电源(3.10)高电位端连接的铜带，...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑树勋，周效志，曹丽文，刘世奇，王海文，刘会虎，李自成，贾金龙，黄华州，刘长江，徐宏杰，王冉，朱术云，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32