煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置，包括密闭的缸体，缸体内设有用于模拟煤储层裂隙网格的网格状裂隙模拟管路，裂隙模拟管路的前端连接用于向裂隙模拟管路输送气体和/或液体的输送管路，裂隙模拟管路还连接有气压阻塞管路，气压阻塞管路连接裂隙模拟管路的连接端内设有活塞，裂隙模拟管路的后端连接用于模拟排采控制的抽气装置，缸体连接有用于对裂隙模拟管路提供压力的高压气体输送管路。本实用新型专利技术是提供一种煤层气井排采过程气、水流动状态及引起的裂隙压缩或张开的正、负效应模拟装置，能模拟不同裂隙网络组合、外压差、不同煤储层吸附能量下排采时气、水的流动状态及流动路径及引起的裂隙压缩或张开的正、负效应。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置。
技术介绍
煤层气与煤炭是植物母体孕育出来的一对孪生兄弟，煤层气作为一种新型的洁净能源，近年来受到人们的广泛关注，并积极投入到其勘探开发中。煤储层是煤层气赋存的主要储层，且煤层气主要以吸附状态赋存在煤层中，要把赋存在煤层中的甲烷气体采出来，必须在吸附的甲烷气体的煤中与外部空间之间存在一定的能量差，在能量差的作用下把吸附着的甲烷气体转变成游离气，顺着煤层的裂隙通道运移出来。目前，地面煤层气井主要是通过排采煤层中的水使储层压力下降，达到甲烷的解吸压力以下时使甲烷解吸产出。煤层气与水共用着煤储层的裂隙通道，则一方面煤储层内外能量差值的不同引起了气、水的流动速度改变，会使气、水各自流动状态不同；另一方面，气、水共用一裂隙通道时，其他能量相同条件下，二者流动时阻力的不同也导致二者的流动状态有所区别；再者，储层裂缝系统内流体压力与外部压力之间差值的不同引起了裂缝流通截面积改变产生裂缝扩张的正效应或缩小的负效应，使气、水的导流能力发生变化；还有，煤储层裂缝系统中存在一定的颗粒阻塞，气、水在此流通性不同，当裂缝截面积小到一定程度时只有气能够通过。最后裂缝不同长度、宽度、张开度组成不同裂缝展布系统，当气、水通过时，由于不同裂缝的气、水导流能力不同，同一裂缝气、水的流动阻力不同使气、水在裂缝系统中的流动状态不同。由此煤储层内外能量的差异、裂缝系统内外压力的差异、裂缝系统中裂缝连通率、裂缝的不同组合状态都将引起煤层气井排采时气、水的流动状态发生变化，从而进一步影响了煤层气能否采出来以及采出的量的多少。目前，还没有一种仪器能比较真实地反映出排采过程中，不同的储层内部能量与外部能量差、不同的煤储层裂隙组合状态下煤层中水、气什么条件下能发生流动及流动的路径如何，气、水流动的路径、流动状态的不明确导致储层改造方向、排采时压力传递变化规律、产气量、产水量预测的不精确，这些都影响着煤层气开发的决策的准确性及投资的回报率。如何研制出一种试验装置，能比较真实的模拟煤层气井排采时气、水流动的临界条件及流动的路径则为煤层气井产能的准确预测、决策的正确性提供了重要的保障。
技术实现思路
本技术的目的是针对无法正确得知复杂多变的煤储层裂隙网络下煤层气井排采时气、水能否流动及流动的状态，造成煤储层改造措施的实施、排采工作制度制定的盲目性等问题，研制出一种煤层气井排采过程气、水流动状态及引起的裂隙压缩或张开的正、负效应模拟装置，能模拟不同裂隙网络组合、不同内、外压差、不同煤储层吸附能量下排采时气、水的流动状态及流动路径及引起的裂隙的压缩或张开的正、负效应，为排采过程中压力传递变化规律、气、水产出来源、产水量、产气量的准确预测提供理论指导。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置，包括密闭的缸体，缸体内设有用于模拟煤储层裂隙网格的网格状裂隙模拟管路，裂隙模拟管路的前端连接用于向裂隙模拟管路输送气体和/或液体的输送管路，裂隙模拟管路还连接有气压阻塞管路，气压阻塞管路连接裂隙模拟管路的连接端内设有活塞，裂隙模拟管路的后端连接用于模拟排采控制的抽气装置，缸体连接有用于对缸体内充入高压气体并对裂隙模拟管路提供压力的高压气体输送管路。所述裂隙模拟管路为由有机玻璃管构成的立体网格式结构，裂隙模拟管路内的所有有机玻璃管连通，所述有机玻璃管上设有应变传感器。所述气压阻塞管路包括第三高压气瓶和与第三高压气瓶连接的至少两条高压气分支管路，从第三高压气瓶至裂隙模拟管路之间的高压气分支管路上依次设有气体空压机、减压阀、PID调节阀、压力传感器以及上述活塞。裂隙模拟管路两侧各连接一所述气压阻塞管路。所述输送管路包括从前至后依次连接的前段管路、中段管路和后段管路，前段管路包括气压输出管路和水压输出管路，气压输出管路的输出端和水压输出管路的输出端连接后接入中段管路的输入端；中段管路包括连接管和与连接管并联的副管，副管上设有气液混合器；后段管路包括至少两混合分支管路，混合分支管路的输出端连接所述裂隙模拟管路。所述气压管路上从前至后依次设有第一高压气瓶、空压机、压力传感器、气体流量计、第一气缸、压力传感器、PID调节阀、气体流量计、第二气缸、压力传感器、PID调节阀和气体流量计，并且在改气压管路的空压机与第二气缸之间连接一根管子，管子上设有PID调节阀和气体流量计。所述水压输出管路上依次设有水箱、开关阀、注水泵、液体流量计和PID调节阀。所述裂隙模拟管路连接有至少两根分支管路，所有分支管路的端部连接后通过一回压阀连接抽气缸，抽气缸再连接抽气装置，抽气缸的侧壁还分别通过两连接管分别连通有气囊和集水瓶，连接管上也均设有流量计。所有PID调节阀、压力传感器以及应变传感器均连接计算机数据采集系统。高压气体输送管路上依次设有第二高压气瓶、空压机和压力传感器，第二高压气瓶，第一高压气瓶内的高压气体为CH4或者CO2或者N2或者He，第二高压气瓶、第三高压气瓶内的高压气体为N2或者He。本技术所述的煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置，具有如下优点(1)裂隙模拟管路用于模拟煤储层裂隙网格，输送管路向裂隙模拟管路输送水气以模拟水气在煤储层裂隙网格的运移，输送管路向裂隙模拟管路输送的水气压力与气压阻塞管路的压力差以推动气压阻塞管路内活塞的运移并以此模拟水气在煤岩裂缝中的连通率，所以本技术能直观的模拟不同裂隙空间展布与裂隙内不同的连通性对气、水运移规律的影响，同时能模拟出流体压力与围压对裂缝变形储层渗透性的正、负效应，缸体内气压变化用以模拟煤储层压力变化，缸体内气压挤压裂隙模拟管路并使裂隙模拟管路产生变形，以观察水气在裂隙模拟管路流动状态的变化。(2)由于裂隙模拟管路还连接有用于模拟排采控制的抽气装置，所以本技术可以直观的模拟不同储层内外能量与压力差异、不同储层吸附能力条件下，气、水在不同排采阶段的运移状态与路径变化，为煤层气井排采时的压力传播变化，产水量、产气量的准确预测提供理论指导。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是裂隙模拟管路与两侧气压阻塞管路连接的结构示意图。具体实施方式由图1和图2所示的煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置，包括密闭的缸体15，并且缸体15为钢化玻璃缸，缸体15长宽高尺寸为ImXlmXO. 5m，缸体15内设有用于模拟煤储层裂隙网格的网格状裂隙模拟管路16，所述裂隙模拟管路16为由有机玻璃管构成的立体网格式结构，裂隙模拟管路16内的所有有机玻璃管连通，所述有机玻璃管上设有应变传感器17，本例中，有机玻璃管先纵横交叉为平面网层，交叉点均为两有机玻璃管的连通点，再将平面网层上下间隔叠加，上下相邻两平面网层也由有机玻璃管连通，并且整个裂隙模拟管路16通过固定钢架18固定在缸体15内，如此，裂隙模拟管路16呈立方体网格状管路，并且所有有机玻璃管路连通。应变传感器17可设置多个并分别设置于不同位置的有机玻璃管上。选择钢化玻璃缸以及有机玻璃管是由于两者均为透明体便于观察，并且透明有机玻璃，其弹性模量2. 9GPa左右，能承受2MPa左右的压差，可选择等内径65mm、壁厚5_的有机玻璃管，最大截面变形量为20%左右，可直接观测到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置，其特征在于：包括密闭的缸体，缸体内设有用于模拟煤储层裂隙网格的网格状裂隙模拟管路，裂隙模拟管路的前端连接用于向裂隙模拟管路输送气体和/或液体的输送管路，裂隙模拟管路还连接有气压阻塞管路，气压阻塞管路连接裂隙模拟管路的连接端内设有活塞，裂隙模拟管路的后端连接用于模拟排采控制的抽气装置，缸体连接有用于对缸体内充入高压气体并对裂隙模拟管路提供压力的高压气体输送管路。

【技术特征摘要】
1.一种煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置，其特征在于包括密闭的缸体，缸体内设有用于模拟煤储层裂隙网格的网格状裂隙模拟管路，裂隙模拟管路的前端连接用于向裂隙模拟管路输送气体和/或液体的输送管路，裂隙模拟管路还连接有气压阻塞管路，气压阻塞管路连接裂隙模拟管路的连接端内设有活塞，裂隙模拟管路的后端连接用于模拟排采控制的抽气装置，缸体连接有用于对缸体内充入高压气体并对裂隙模拟管路提供压力的高压气体输送管路。2.如权利要求1所述的煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置，其特征在于所述裂隙模拟管路为由有机玻璃管构成的立体网格式结构，裂隙模拟管路内的所有有机玻璃管连通，所述有机玻璃管上设有应变传感器。3.如权利要求2所述的煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置，其特征在于所述气压阻塞管路包括第三高压气瓶和与第三高压气瓶连接的至少两条高压气分支管路，从第三高压气瓶至裂隙模拟管路之间的高压气分支管路上依次设有气体空压机、减压阀、PID调节阀、压力传感器以及上述活塞。4.如权利要求3所述的煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置，其特征在于裂隙模拟管路两侧各连接一所述气压阻塞管路。5.如权利要求1-4任一项所述的煤层气井排采过程气、水流动状态及效应模拟装置， 其特征在于所述输送管路包括从前至后依次连接的前段管路、中段管路和后段管路，前段管路包括气压输出管路和水压输出管路，气压输出管路的输出端和水压输出管路的输出端连接后接入中段管路的输入端；中段管路包括连接管...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪小明，张崇崇，杨建，李全中，吉小峰，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：