高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法技术

本发明专利技术公开了一种高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法，步骤a：圆柱形的试件制作；步骤b：将试件安装到圆管状的压力室内，并连接各系统间管道；步骤c：先后操作轴压加载模块、围压加载模块；步骤d：操作水气两相渗流系统；步骤d为试件施加的水气压力之和应恒小于步骤c为试件施加的轴压、围压；步骤e：操作高压电脉冲致裂操作系统进行高压脉冲放电，致裂试件；步骤f：通过流量数据采集模块检测保压应力环境中试件的水、气流体流量变化曲线，步骤f在步骤e前后分别实施，通过对比前后两次步骤液体流量计与气体流量计所测得的水、气流体流量数据，判断高压电脉冲致裂试件的效果，能进行高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验。行高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验。行高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验。

【技术实现步骤摘要】
高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法


[0001]本专利技术涉及用于煤层气(矿井瓦斯)开采领域，具体涉及一种高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法。

技术介绍

[0002]高压电脉冲破碎岩石技术，作为新兴的储层增透技术，近几十年内迅速在油气开采和矿物加工、煤层气开采等领域得到广泛的应用。高压电脉冲的致裂作用是利用放电过程中产生的冲击波以及等离子体通道中产生的高温引起的力学效应对固体进行破碎。在煤层增透
，高压电脉冲煤层增透技术相较于以往的煤层增透技术具有耗能少、效率高等一系列的优势。目前，高压电脉冲技术在增加煤层渗透性方面的现场应用中取得了一定的效果，但是高压电脉冲致裂煤层增渗的基础理论研究仍处于探索阶段。
[0003]水气两相渗流是开采煤层气过程中常发生的情况。煤层气开采过程中，由于排水降压诱导的煤岩体孔隙通道中的煤层气解吸和扩散，煤层气通过渗透作用在裂隙岩体中由高势能往低势能方向运移。地下水的排出使煤层压力降低，煤岩体中被吸附的气体开始从微孔隙表面分离解吸，解吸气浓度在解吸面附近高于裂隙中煤层气的浓度，煤层气会在相应的浓度梯度下从孔隙—微裂隙系统向裂隙空间扩散，由于地下水的广泛存在，岩体裂隙中会有水气两相渗流情况出现。水和煤层气在煤体中的流动规律主要与水和煤层气在煤层中相对渗透率有关，渗透率的大小直接决定煤层气开采的效果。地下水对煤层气的赋存运移的控制作用比较明显，煤层气和地下水的渗流彼此影响。研究受载含煤层气煤的水气两相渗流特性，对煤层气开发利用具有重要的理论意义和工程实践作用。
>[0004]现有的电脉冲致裂增渗系统，虽然在一定程度上实现了对高压电脉冲致裂煤体的研究，但无法对试验过程中的受载试件进行原位增透渗流并实时获取信息，试验过程中的信息获取量较少，限制了电脉冲致裂煤体过程中作用响应机理的研究，同时难以模拟深部开采的煤岩体的地应力环境。

技术实现思路

[0005]本专利技术致力于提供一种模拟范围更广，操作简单且试验数据精确的高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法，能够模拟含气储层裂隙水气两流原位渗流。
[0006]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法，包括以下步骤：
[0007]步骤a：圆柱形的试件制作；
[0008]步骤b：将试件安装到圆管状的压力室内，并连接各系统间管道，包括围压加载模块和轴压加载模块；
[0009]步骤c：先后操作轴压加载模块、围压加载模块，为试件施加轴压和围压；
[0010]步骤d：操作水气两相渗流系统，为试件施加水、气流体压力；步骤d为试件施加的水气压力之和应恒小于步骤c为试件施加的轴压、围压，防止压力过大导致轴压、围压的液
压油浸入试件中；
[0011]步骤e：操作高压电脉冲致裂操作系统进行高压脉冲放电，致裂试件；
[0012]步骤f：通过流量数据采集模块检测保压应力环境中试件的水、气流体流量变化曲线，步骤f在步骤e前后分别实施，通过对比前后两次步骤液体流量计与气体流量计所测得的水、气流体流量数据，从而判断高压电脉冲致裂试件的效果，前后两次步骤f的水、气流体流量差值越大，证明本次高压电脉冲致裂试件的效果越好。
[0013]作为上述方案的优选，步骤c分为：步骤c1：使用轴压泵输出液压油，由轴压泵流出的液压油流经两根不同的轴压管道到达各自对应的油缸，到达油缸的液压油推动多级滑杆进行轴压传递到试件上，从而实现对试件上下端同时加载相等应力；
[0014]步骤c2：使用围压泵输出液压油，由围压泵流出的液压油流经两根不同的围压管道到达压力室，液压油充满压力室后关闭围压通道，具有压力的液压油在压力室内对试件四周施加围压。
[0015]进一步优选为，步骤d分为：步骤d1：打开气罐与水压泵，调定不同水气体积比的含压水、气流体分别通过气体管道与水压管道到达水气通道，为试件加载目标水、气混合压力；
[0016]步骤d2：为试件持续提供目标水、气流体压力并保持一定时间；
[0017]步骤d3：调整水、气流通总混合压力或调节调节气体百分比，分别研究不同水、气两相渗透压力条件和不同气体体积比对裂隙水、气两相渗透特性的影响。
[0018]进一步优选为，步骤e分为：步骤e1：将高压脉冲电源与高压电容器正极通过第一导线节段相连通；
[0019]步骤e2：将高压电容器正极通过第二导线节段与试件上端的电极针相连的导电螺栓相连，将高压电容器负极通过第三导线节段与试件下端的电极针相连的导电螺栓相连；
[0020]步骤e3：根据需求调整电路中的电压、电流输入值控制输入能量，从而产生不同能量的高压电脉冲对试件进行致裂；
[0021]步骤e4：操作高压电脉冲信号监测模块记录高压电脉冲放电过程中第二导线节段的脉冲电压和电流的曲线；
[0022]步骤e5：待高压电脉冲发生模块脉冲放电结束后，操作接地放电棒依次接触高压电容器的正负极，将残余在电路中的残余电能释放。
[0023]进一步优选为，上述高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法，基于一种高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验装置，包括应力加载系统、高压电脉冲致裂操作系统和水气两相渗流系统；
[0024]所述应力加载系统包括压力室、轴压加载模块和围压加载模块；所述压力室采用圆管结构，在压力室内居中安装有试件；所述轴压加载模块包含轴压泵，以及在试件的上下两端对称设置并依次相连的第一滑杆、第二滑杆、第三滑杆、第四滑杆、第五滑杆、油缸、轴压管道，第二滑杆与压力室滑动配合，第一滑杆、第三滑杆、第四滑杆的直径均小于第二滑杆的直径，第五滑杆伸入各自对应的油缸内，所述油缸的侧壁上开设有轴压通道，所述轴压管道的一端与轴压泵相连，另一端通过轴压通道接入对应油缸内，并通过所有滑杆为试件提供上下相等的轴压；所述围压加载模块包含围压泵、隔离胶套和两个围压管道，所述压力室侧壁上上下对称地开设有两个围压通道，围压管道的一端与围压泵相连，另一端通过对
应的围压通道接入试件内腔为试件四周提供围压，隔离胶套包裹在两个第一滑杆与试件外，且隔离胶套与第一滑杆之间设置有密封圈，以防止液压油通过隔离胶套上下端浸入试件中；
[0025]所述高压电脉冲致裂操作系统包括高压电脉冲发生模块、高压电脉冲信号监测模块和保护模块；所述高压电脉冲发生模块包含高压脉冲电源、高压电容器、高压电脉冲开关、第一导线节段、第二导线节段、第三导线节段、电极针和导气导液导电螺栓；高压脉冲电源通过第一导线节段为高压电容器充电，所述试件的上下两端均配备有电极针和导气导液导电螺栓，电极针的一端抵在试件上，另一端依次同轴穿过第一滑杆、第二滑杆、第三滑杆后，插入第四滑杆的盲孔中，所述导气导液导电螺栓的一端与电极针相连，另一端横向穿到第四滑杆外，上方的导气导液导电螺栓通过第二导线节段与高压电容器的正极相连，下方的导气导液导电螺栓通过第三导线节段与高压电容器的负极相连，所述第二导线节段上串联有高压电脉冲开关；所述高压电脉冲信号监测模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：圆柱形的试件制作；步骤b：将试件安装到圆管状的压力室内，并连接各系统间管道，包括围压加载模块和轴压加载模块；步骤c：先后操作轴压加载模块、围压加载模块，为试件施加轴压和围压；步骤d：操作水气两相渗流系统，为试件施加水、气流体压力；步骤d为试件施加的水气压力之和应恒小于步骤c为试件施加的轴压、围压，防止压力过大导致轴压、围压的液压油浸入试件中；步骤e：操作高压电脉冲致裂操作系统进行高压脉冲放电，致裂试件；步骤f：通过流量数据采集模块检测保压应力环境中试件的水、气流体流量变化曲线，步骤f在步骤e前后分别实施，通过对比前后两次步骤液体流量计与气体流量计所测得的水、气流体流量数据，从而判断高压电脉冲致裂试件的效果，前后两次步骤f的水、气流体流量差值越大，证明本次高压电脉冲致裂试件的效果越好。2.按照权利要求1所述的高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法，其特征在于，步骤c分为：步骤c1：使用轴压泵输出液压油，由轴压泵流出的液压油流经两根不同的轴压管道到达各自对应的油缸，到达油缸的液压油推动多级滑杆进行轴压传递到试件上，从而实现对试件上下端同时加载相等应力；步骤c2：使用围压泵输出液压油，由围压泵流出的液压油流经两根不同的围压管道到达压力室，液压油充满压力室后关闭围压通道，具有压力的液压油在压力室内对试件四周施加围压。3.按照权利要求1所述的高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法，其特征在于，步骤d分为：步骤d1：打开气罐与水压泵，调定不同水气体积比的含压水、气流体分别通过气体管道与水压管道到达水气通道，为试件加载目标水、气混合压力；步骤d2：为试件持续提供目标水、气流体压力并保持一定时间；步骤d3：调整水、气流通总混合压力或调节调节气体百分比，分别研究不同水、气两相渗透压力条件和不同气体体积比对裂隙水、气两相渗透特性的影响。4.按照权利要求1所述的高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法，其特征在于，步骤e分为：步骤e1：将高压脉冲电源与高压电容器正极通过第一导线节段相连通；步骤e2：将高压电容器正极通过第二导线节段与试件上端的电极针相连的导电螺栓相连，将高压电容器负极通过第三导线节段与试件下端的电极针相连的导电螺栓相连；步骤e3：根据需求调整电路中的电压、电流输入值控制输入能量，从而产生不同能量的高压电脉冲对试件进行致裂；步骤e4：操作高压电脉冲信号监测模块记录高压电脉冲放电过程中第二导线节段的脉冲电压和电流的曲线；步骤e5：待高压电脉冲发生模块脉冲放电结束后，操作接地放电棒依次接触高压电容器的正负极，将残余在电路中的残余电能释放。
5.按照权利要求1所述的高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验方法，其特征在于，基于一种高压电脉冲原位增透含气储层两相渗流试验装置，包括应力加载系统、高压电脉冲致裂操作系统和水气两相渗流系统；所述应力加载系统包括压力室(2)、轴压加载模块和围压加载模块；所述压力室(2)采用圆管结构，在压力室(2)内居中安装有试件(1)；所述轴压加载模块包含轴压泵(3)，以及在试件(1)的上下两端对称设置并依次相连的第一滑杆(6)、第二滑杆(7)、第三滑杆(8)、第四滑杆(9)、第五滑杆(10)、油缸(4)、轴压管道(5)，第二滑杆(7)与压力室(2)滑动配合，第一滑杆(6)、第三滑杆(8)、第四滑杆(9)的直径均小于第二滑杆(7)的直径，第五滑杆(10)伸入各自对应的油缸(4)内，所述油缸(4)的侧壁上开设有轴压通道(4a)，所述轴压管道(5)的一端与轴压泵(3)相连，另一端通过轴压通道(4a)接入对应油缸(4)内，并通过所有滑杆为试件(1)提供上下相等的轴压；所述围压加载模块包含围压泵(11)、隔离胶套(12)和两个围压管道(13)，所述压力室(2)侧壁上上下对称地开设有两个围压通道(2a)，围压管道(13)的一端与围压泵(11)相连，另一端通过对应的围压通道(2a)接入试件(1)内腔为试件(1)四周提供围压，隔离胶套(12)包裹在两个第一滑杆(6)与试件(1)外，且隔离胶套(12)与第一滑杆(6)之间设置有密封圈(14)，以防止液压油通过隔离胶套(12)上下端浸入试件(1)中；所述高压电脉冲致裂操作系统包括高压电脉冲发生模块、高压电脉冲信号监测模块和保护模块；所述高压电脉冲发生模块包含高压脉冲电源(15)、高压电容器(16)、高压电脉冲开关(17)、第一导线节段(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋长宝，吴家耀，杨毅毫，张东明，吴明洋，郭现伟，付银兰，余塘，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：