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原文传递不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置及方法

专利名称：	不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置及方法
摘要：	本发明涉及一种不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，包括井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置、实验柜及数据采集处理装置，实验柜内通过隔板将实验柜分为一个实验检测腔、三个实验驱动腔及一个控制腔，其中渗透率测试装置位于实验检测腔，井口装置模拟装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置分别位于各实验驱动腔内并分别与渗透率测试装置连通。其实验步骤包括设备组装，设定实验初始参数，驱替作业，实验检测，数据分析及试验结束等六个步骤。本发明一方面可有效提高检测作业的工作效率及检测精度，另一方面试验危险性低，测试方法便捷、精确、与煤层气排采气水产出机理相似度高、且可实现动态监测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	河南理工大学
发明人：	倪小明;赵政;金毅;李辉;刘晓
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910522748.0
公开号：	CN110082280A
代理机构：	郑州浩德知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王国旭
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	454000 河南省焦作市高新区世纪大道2001号
主权项：	1.不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置包括井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置、实验柜及数据采集处理装置，所述实验柜为轴线与水平面垂直分布的密闭腔体结构，所述实验柜内均布若干隔板，并通过隔板将实验柜分为一个实验检测腔、三个实验驱动腔及一个控制腔，其中所述渗透率测试装置至少一个，位于实验检测腔，所述井口装置模拟装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置分别位于各实验驱动腔内并分别与渗透率测试装置连通，其中所述渗透率测试装置一端通过导流管与井口装置模拟装置连通，另一端分别与水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置连通，且所述水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置间相互并联，所述数据采集处理装置位于控制腔内，并分别与井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置电气连接。 2.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述实验检测腔、实验驱动腔及控制腔对应的实验柜前端面及后端面均设一个操作门，其中所述实验检测腔位于实验柜中心位置，实验驱动腔及控制腔环绕实验检测腔均布，其中所述控制腔位于实验检测腔正下方，且控制腔底部的隔板上端面设至少两条导向滑轨，并通过导向滑轨与数据采集处理装置电气连接。 3.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的井口装置模拟装置包括缓冲瓶Ⅰ、液压压差单向控制阀、气体流量计、气液分离罐、气体收集处理机构，其中所述气体流量计两端分别与气体收集处理机构和气液分离罐相互连通，所述气液分离罐通过液压压差控制阀与缓冲瓶Ⅰ相互连通，所述缓冲瓶Ⅰ另与渗透率测试装连通，其中所述液压压差单向控制阀、气体流量计及气体收集处理机构均与数据采集处理装置电气连接。 4.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的渗透率测试装置包括进口压力计、出口压力计、液体流量计、岩心夹持器及缓冲瓶Ⅱ，其中所述岩心夹持器包括承载壳、轴压活塞、弹性承载套、导流管、液压驱动机构及应力感应垫片，其中所述承载壳为轴线与水平平行分布的密闭腔体机构，其外表面通过定位机构与隔板连接，所述轴压活塞共两个，嵌于承载壳内并与承载壳同轴分布，且两轴压活塞以承载壳中点对称分布并与承载壳内表面滑动连接，所述弹性承载套为密闭腔体结构，嵌于承载壳内与承载壳同轴分布，其两端分别与轴压活塞相互连接，且所述弹性承载套外侧面与承载壳内侧面间间距不小于5毫米，所述应力感应垫片至少两个，环绕弹性承载套轴线均布并嵌于弹性承载套内，所述导流管共两条，分别位于承载壳两端位置并与承载壳同轴分布，其中所述导流管前端面嵌于承载壳内并与弹性承载套侧端面相互连通，所述导流管对应的承载壳、轴压活塞上均设透孔，且透孔与导流管同轴分布，所述轴压活塞对应的承载壳侧端面设至少一个调压口，弹性承载套对应的承载壳侧表面设至少一个调压口，各调压口间相互并联并分别与液压驱动机构相互连通，所述导流管中，位于承载壳进口一端的导流管通过进口压力计与缓冲瓶Ⅱ连通，位于承载壳出口一端的导流管通过出口压力计与井口装置模拟装置的缓冲瓶Ⅰ连通，且出口压力计与缓冲瓶Ⅰ建设一个液体流量计相互连通，所述缓冲瓶Ⅱ通过三通阀分别与水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置相互连通，其中所述进口压力计、出口压力计、液体流量计及岩心夹持器的液压驱动机构、应力感应垫片均与数据采集处理装置电气连接。 5.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的水压传播模拟装置包括恒压储水罐、恒容储水罐、液压压差单向控制阀、液体压力计、液体补充装置，其中所述恒压储水罐一个，一端与液体补充装置相互连通，另一端与恒容储水罐相互连通，并通过恒容储水罐与渗透率测试装置的缓冲瓶Ⅱ相互连通，所述恒容储水罐至少两个，且恒容储水罐与恒压储水罐、缓冲瓶Ⅱ之间及相邻两个恒容储水罐之间通过液压压差单向控制阀相互连通，其中所述液压压差单向控制阀中，与缓冲瓶Ⅱ和恒容储水罐相互连通的液压压差单向控制阀和其连通的恒容储水罐之间设一个液体压力计，所述液压压差单向控制阀、液体压力计、液体补充装置均与数据采集处理装置电气连接。 6.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的气体解吸模拟装置包括气体补充装置、恒压储气罐、恒容储气罐、气压压差单向控制阀、开关和气体流量计，其中所述恒容储气罐若干，一个恒容储气罐连端分别设两个气压压差单向控制阀相互串联构成一个工作组，各工作组间相互并联，且各工作组并联后，一端通过导流管与恒压储气罐连通，另一端通过开关与渗透率测试装置的缓冲瓶Ⅱ连通，且相邻两个工作组间均通过一个开关相互并联，所述开关中，与缓冲瓶Ⅱ连接的开关处设一个气体流量计，所述气体补充装置与恒压储气罐相互连通，且所述气体补充装置、气压压差单向控制阀、开关和气体流量计均与数据采集处理装置电气连接。 7.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的数据采集处理装置包括至少一个基于工业计算机为基础的驱动电路及至少一个基于PC计算机为基础的数据操控平台。 8.不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置的测试方法，其特征在于，所述不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置的测试方法包括以下步骤： S1，设备组装，首先将构成本发明的井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置、实验柜及数据采集处理装置进行连接，同时将控制装置分别与外部驱动电路和数据传输网络装置连接，完成本新型装配组网备用，其中在完成设备装配后，使井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置相互连通，然后对组装后的系统中注入压力为2MPa的惰性气体，然后保压12—24小时，且保压后系统中残余压力不大小于1.9MPa，则证明本系统气密性满足使用需要，然后对本系统泄压，并在泄压后根据使用需要制备若干岩样，并将各检测用的岩样分别嵌入到一个渗透率测试装置中，然后恢复系统连接备用； S2，设定实验初始参数，首先打开水压传播模拟装置中所有压差控制阀并调节压差值为最低，并关闭气路水路连通处的开关，仅使井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置相互连通，向各恒压储水罐、恒容储水罐、缓冲瓶Ⅰ，缓冲瓶Ⅱ中注满水，并使液体压力计压力值为2MPa，则渗透率测试装置、井口装置模拟装置、水压传播模拟装置中压力均为2Mpa，然后调节恒压储气罐与恒容储气罐之间压差控制阀压力值为0.9MPa，持续向恒压储气罐内注气体，并使恒压储气罐内气体压力维持在2MPa，恒容储气罐内气体压力为1.1MPa； S3，渗透率测试作业，首先根据实验需要，由数据采集处理装置驱动岩心夹持器运行，对岩心夹持器中岩样加载围压、轴压，当井口装置模拟装置中压差控制阀压力值开始降低，即排采开始进行后，缓冲瓶2内液体压力不断降低，水不断由缓冲瓶1通过岩样并向缓冲瓶2补给，此时分别记录岩心夹持器进水口压力计、出水口压力计示数为P1和P2，单位时间内岩心夹持器出口端液体流量计示数为q,根据水的粘度μ和相岩样长度L，并结合渗透率计算经典公式计算岩心初始渗透率Kc，随着井口装置模拟装置中压差控制阀压力值不断降低，排采继续进行，可对单相水阶段岩样瞬时渗透率Kt的动态变化进行实时监测； S4,实验检测，在S3步骤渗透率测试过程中，随着瞬时渗透率Kt随时间的变化，水压传播模拟装置各储水罐之间压差控制阀及气体解吸模拟装置中各恒容储气罐与缓冲瓶1之间压差控制阀压力值Pt会随渗透率的变化而改变，其关系为Pt=0.3MPa*K/Kt，随着井口装置模拟装置中压差控制阀压力值的降低，排采不断进行的过程中，时刻记录井口装置模拟装置中压力计示数P2为井底流压随时间的变化，记录瞬时渗透率Kt随时间的动态变化，记录气体未产出前井口装置模拟装置内液体流量计单位时间内示数S1为单相水流阶段产水量随时间的变化，记录有气体产出后井口装置模拟装置内气体流量计单位时间内示数S2及总示数Q为气水两相流阶段单位时间产气量及总产气量随时间的变化； S5,数据分析，完成S4步骤后，对实验过程中记录的所有数据进行对比分析，确定不连续排采中停排次数、停排时间等对产能的影响； S6,试验结束，卸压、放出装置中所有水、关闭装置中所有开关，处理实验过程中收集的气体。
所属类别：	发明专利