非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，包括：抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置、垂直井仿真可視裝置及溫度壓力控制系統(tǒng)；所述抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置連接垂直井仿真可視裝置，所述垂直井仿真可視裝置安裝在可視巖心夾持器模型上，所述可視巖心夾持器模型浸沒(méi)在可視水箱的水中；所述溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)，用于對(duì)溫度、壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)；所述抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置、垂直井仿真裝置及溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)均通過(guò)接口與可視巖心夾持器模型相連。該裝置可以形象直觀地研究非常規(guī)天然氣在直井開采過(guò)程中頂?shù)装宓奈屯杆闆r，研究直井開采中多項(xiàng)滲流問(wèn)題及地層巖屑在直井中被攜帶和遷移情況，為非常規(guī)天然氣開采提供基礎(chǔ)參數(shù)。
【專利說(shuō)明】非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天然氣開采領(lǐng)域，具體涉及一種非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]非常規(guī)天然氣是一種非構(gòu)造控制、大面積成藏的天然氣?，F(xiàn)今的美國(guó)是世界上天然氣勘探開發(fā)程度和生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，其致密氣、煤層氣和頁(yè)巖氣等三種非常規(guī)天然氣的年總產(chǎn)量合計(jì)超過(guò)了天然氣年總產(chǎn)量三分之一。平面上，在盆地中心、邊緣斜坡及周緣露頭區(qū)形成了廣泛的天然氣勘探開發(fā)生產(chǎn)局面。剖面上，在淺層、勘探主體深度和層位、深層及超深層中產(chǎn)出大量天然氣。中國(guó)和美國(guó)都具有復(fù)雜的區(qū)域地質(zhì)背景和多樣的盆地發(fā)育類型，同時(shí)都有各種煤系地層、產(chǎn)氣源巖、致密砂巖等在盆地中的廣泛存在，盆地規(guī)模大小、發(fā)育地質(zhì)時(shí)代、主要地層厚度、甚至構(gòu)造破壞程度等都大致相同，按照相類似的地質(zhì)類比原則中國(guó)亦當(dāng)有大量的非常規(guī)天然氣產(chǎn)出。中國(guó)與美國(guó)天然氣勘探生產(chǎn)上的主要差距是勘探程度高低不同、認(rèn)識(shí)思路各有千秋、技術(shù)水平別有特色，在對(duì)非常規(guī)天然氣的機(jī)理分布認(rèn)識(shí)、勘探開發(fā)技術(shù)、綜合利用水平等方面存在較大差距。地質(zhì)上所指的非常規(guī)天然氣類型多種多樣，包括成生物質(zhì)、成熟度、化學(xué)成分、運(yùn)聚動(dòng)力、成藏機(jī)理、產(chǎn)出狀態(tài)、資源豐度等多方面不同于常規(guī)認(rèn)識(shí)和理解的天然氣，也包括在工程技術(shù)條件上具有特殊性的天然氣類型，它們都具有不同程度上的相對(duì)性。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件改進(jìn)以及認(rèn)識(shí)程度提高而逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐怀Ｒ?guī)氣的特殊屬性。其中包含因素較多，與勘探思路和開發(fā)技術(shù)直接相關(guān)的分類方法主要有兩種，一種是在成因來(lái)源上，可以將天然氣劃分為生物化學(xué)作用甲烷氣、有機(jī)質(zhì)熱成熟高峰之前的未熟一低熟氣、常規(guī)意義上的熱解和裂解氣以及高變質(zhì)階段的高一過(guò)成熟氣等，各自對(duì)應(yīng)于不同的地質(zhì)條件和地質(zhì)特殊性。另一種是在成藏動(dòng)力類型和機(jī)理模式上，可以將天然氣劃分為煤系地層中以吸附作用為主導(dǎo)動(dòng)力形式的煤層氣、泥巖和頁(yè)巖中以吸附和游離相態(tài)同時(shí)存在的頁(yè)巖氣、致密砂巖儲(chǔ)層中以活塞式運(yùn)聚為特點(diǎn)的根緣氣、常規(guī)意義上受浮力作用控制并具有置換式運(yùn)聚特點(diǎn)的常規(guī)儲(chǔ)層氣、地層水中以水合及充填等溶解方式存在的水溶氣。以及特殊的溫度和壓力條件下以范德華力為天然氣聚集動(dòng)力的水合物等。其中不同類型的天然氣各自具有特殊的地質(zhì)背景、儲(chǔ)存特征及勘探生產(chǎn)特點(diǎn)，彼此類型之間各有聯(lián)系、遞次過(guò)渡，形成了從氣源巖、致密砂巖到常規(guī)儲(chǔ)層圈閉以及露頭區(qū)在機(jī)理上過(guò)渡、在分布上連續(xù)的天然氣成藏與分布序列。非常規(guī)天然氣包括致密氣、頁(yè)巖氣、煤層氣。評(píng)價(jià)其富集程度的一個(gè)重要參數(shù)為可采性。要有效地評(píng)估某地區(qū)的煤層氣是否具有商業(yè)化的前景，必須建立準(zhǔn)確的可采性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)用于氣藏模擬和生產(chǎn)預(yù)測(cè)。非常規(guī)天然氣開采模擬設(shè)備是提供這種數(shù)據(jù)的唯一工具。
[0003]目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有非常規(guī)天然氣開采模擬方面的設(shè)備，無(wú)法對(duì)既具有吸附氣，又具有游離氣特點(diǎn)的非常規(guī)天然氣開展物理模擬，評(píng)價(jià)各種模擬參數(shù)。因此，迫切需要研發(fā)一臺(tái)非常規(guī)天然氣開采物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]在下文中給出關(guān)于本實(shí)用新型的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本實(shí)用新型的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本實(shí)用新型的窮舉性概述。它并不是意圖確定本實(shí)用新型的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本實(shí)用新型的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種非常規(guī)天然氣開采模擬裝置，該裝置使得非常規(guī)天然氣開采模擬變得可視化，實(shí)驗(yàn)效果更為直觀可靠。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種非常規(guī)天然氣開采模擬裝置，包括:
[0008]抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置、垂直井仿真可視裝置及溫度壓力控制系統(tǒng)；
[0009]所述抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置連接垂直井仿真可視裝置，所述垂直井仿真可視裝置安裝在可視巖心夾持器模型上，所述可視巖心夾持器模型浸沒(méi)在可視水箱的水中；
[0010]所述溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)，用于對(duì)垂直井仿真可視裝置的底部溫度和壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)；
[0011]所述抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置、垂直井仿真裝置及溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)均通過(guò)接口與可視巖心夾持器模型相連。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]利用本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置可以在可視化的狀態(tài)下模擬非常規(guī)天然氣開發(fā)，可以形象直觀地研究非常規(guī)天然氣在直井開采過(guò)程中頂?shù)装宓奈屯杆闆r，研究直井開采中多項(xiàng)滲流問(wèn)題及地層巖屑在直井中被攜帶和遷移情況，為非常規(guī)天然氣開采提供基礎(chǔ)參數(shù)，同時(shí)測(cè)定非常規(guī)天然氣開采的各種技術(shù)參數(shù)。利用該實(shí)驗(yàn)裝置可以對(duì)非常規(guī)天然氣勘探中取出的巖心進(jìn)行測(cè)試，用計(jì)算機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得非常規(guī)天然氣開采技術(shù)參數(shù)，評(píng)價(jià)該地區(qū)非常規(guī)天然氣資源潛力和開發(fā)前景，尤其適用于非常規(guī)天然氣開發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制造。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的垂直井仿真可視裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可視巖心夾持器模型安裝于可視水箱中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的垂直井仿真可視裝置安裝于可視巖心夾持器模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為圖6的俯視圖。[0022]附圖標(biāo)記:
[0023]100-抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置；200_垂直井仿真可視裝置；300_溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)；400_可視巖心夾持器模型；500_可視水箱；600_計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；
[0024]1-電動(dòng)機(jī)；2_剎車；3_減速箱；4_曲柄；5_平衡重；6_連桿；7_橫梁；8_平衡塊；9-游梁支座；10_游梁；11_驢頭；12_懸繩器；13_支架；14_底座；15_卡繩器；16-第一井口裝置；17第二井口裝置；18_抽油桿；19_套管；20_內(nèi)管；21_玻璃球；22_單向閥；23_活塞；24-井底穩(wěn)定器；25 -電纜；26_箱體；27、固定螺絲28-模擬井口 ；29_頂蓋；30_螺母；31-銷子；32_螺絲；36_支撐架；37_水箱底板；38_水箱支撐架；39_定位腳輪。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本實(shí)用新型的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說(shuō)明中省略了與本實(shí)用新型無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026]參見圖1、圖2、圖3和圖4 一種非常規(guī)天然氣開采模擬裝置，包括:
[0027]抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置100、垂直井仿真可視裝置200及溫度壓力控制系統(tǒng)300 ；
[0028]抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置100連接垂直井仿真可視裝置200，垂直井仿真可視裝置200安裝在可視巖心夾持器模型400上，可視巖心夾持器模型400浸沒(méi)在可視水箱500的水中；
[0029]溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)300，用于對(duì)垂直井仿真可視裝置的底部溫度和壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)；
[0030]抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置100、垂直井仿真可視裝置200及溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)300均通過(guò)接口與可視巖心夾持器模型400相連。
[0031]本實(shí)用新型的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置，用于從垂直井仿真可視裝置中抽出液體；垂直井仿真可視裝置，用于動(dòng)態(tài)模擬垂直井動(dòng)態(tài)抽液的過(guò)程，并能夠觀察抽液、排液的過(guò)程；溫度壓力控制系統(tǒng)中，溫度控制系統(tǒng)主要用來(lái)控制可視水箱中液體的溫度。壓力控制系統(tǒng)由壓力傳感器和二次儀表組成，主要安裝在垂直井仿真可視裝置的井底穩(wěn)定器內(nèi)，監(jiān)控井底的壓力變化。
[0032]參見圖5，還包括計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)600，用于采集垂直井仿真可視裝置的井底溫度和壓力，還用于采集抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置從垂直井仿真可視裝置中抽出液體的流量，進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)通過(guò)接口與可視巖心夾持器模型相連。
[0033]本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，用于采集可視水箱中熱水的溫度、垂直井仿真可視裝置的井底壓力、液體進(jìn)入抽油桿內(nèi)的流量，通過(guò)壓力傳感器和壓力控制器進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，如果計(jì)算機(jī)采集壓力數(shù)據(jù)后顯示壓力過(guò)大，即通過(guò)壓力控制器控制壓力，減少流量，反之，增加流量。
[0034]本實(shí)用新型可以形象直觀地用于模擬研究非常規(guī)油氣儲(chǔ)層開采過(guò)程中頂?shù)装宓奈屯杆闆r，在模擬實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)巖心組合實(shí)現(xiàn)非常規(guī)儲(chǔ)層的地層組合，通過(guò)模擬可以看到吸水和透水過(guò)程。同時(shí)，可以用于研究直井開采中多項(xiàng)滲流問(wèn)題及地層巖屑在直井中被攜帶和遷移情況，為非常規(guī)天然氣開采提供基礎(chǔ)參數(shù)，同時(shí)測(cè)定非常規(guī)天然氣開采的壓力、流量參數(shù)。利用該實(shí)驗(yàn)裝置可以對(duì)利用油氣鉆井的全直徑巖心或柱塞樣品進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，用計(jì)算機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得非常規(guī)天然氣開采技術(shù)參數(shù)，評(píng)價(jià)該地區(qū)非常規(guī)天然氣資源潛力和開發(fā)前景，尤其適用于非常規(guī)天然氣開發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制造。
[0035]參見圖1，抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置100包括:游梁10、平衡塊8、驢頭11、懸繩器12、游梁支座9、電機(jī)1、剎車2、減速箱3、曲柄4、平衡重5、連桿6、橫梁7、支架13及底座14 ；
[0036]游梁10 —端固定有平衡塊8，另一端設(shè)有驢頭11，驢頭11上固定有懸繩器12，游梁10通過(guò)滑輪放置在游梁支座9上，游梁支座9固定在支架13上，支架13、減速箱3和電機(jī)I固定在底座14上，電機(jī)I通過(guò)皮帶連接減速箱3，減速箱3連接剎車2，曲柄4 一端固定平衡重5，另一端連接在減速箱3 —側(cè)，曲柄4通過(guò)連桿6連接橫梁7，橫梁7與靠近平衡塊8—側(cè)的游梁10相連。
[0037]本實(shí)用新型的抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置是垂直井仿真可視裝置的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源，根據(jù)抽油機(jī)的工作原理以游梁式抽油機(jī)為原型，按比例縮小成實(shí)驗(yàn)型抽油機(jī)。當(dāng)抽油機(jī)電動(dòng)工作做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，與抽油桿、抽油泵配合使用，帶動(dòng)垂直井內(nèi)的柱塞泵上下運(yùn)動(dòng)，能將井下液體抽到地面。電機(jī)、減速箱和支架通過(guò)焊接方式固定在底座上。剎車通過(guò)螺絲與減速箱連接，曲柄一般通過(guò)螺絲固定平衡重，另外一端通過(guò)螺絲連接在減速箱一側(cè)，曲柄和游梁通過(guò)連桿進(jìn)行連接，連桿上部通過(guò)橫梁與曲柄連接，連桿下部通過(guò)螺絲與曲柄固定連接，平衡塊焊接在游梁上，懸繩器焊接于驢頭上，驢頭焊接于游梁上，支架通過(guò)螺絲固定在底座上。
[0038]參見圖1和圖2，優(yōu)選的，驢頭11下方設(shè)有公扣，垂直井仿真可視裝置上部設(shè)有對(duì)應(yīng)的母扣，所述公扣連接母扣。通過(guò)公扣和母扣連接，連接便捷。
[0039]參見圖2,垂直井仿真可視裝置200包括套管19,套管19上部依次設(shè)有第一井口裝置16和第二井口裝置17，套管19的底部設(shè)有井底穩(wěn)定器24，套管19內(nèi)設(shè)有內(nèi)管20，內(nèi)管20內(nèi)設(shè)有抽油桿18，抽油桿18底部連接活塞23，活塞23上部的抽油桿18內(nèi)設(shè)有單向閥22，單向閥22的上部設(shè)有玻璃球21，抽油桿18上部連接第二井口裝置17，抽油桿里面裝有電纜25，電纜25上部連接卡繩器15，卡繩器用于固定電纜位置，卡繩器15連接抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置的驢頭，垂直井仿真可視裝置200的下部設(shè)置在可視巖心夾持器模型中，即卡繩器15上設(shè)有對(duì)應(yīng)的母扣，與驢頭11下方的公扣連接。
[0040]本實(shí)用新型卡繩器15為一個(gè)帶有四孔的圓環(huán)，通過(guò)螺接方式連接到第一、二井口裝置上，抽油桿安放在內(nèi)管內(nèi)，抽油桿可以上下自由運(yùn)動(dòng)，內(nèi)管的上下兩端通過(guò)螺絲方式安放在套管中，玻璃球安放于單向閥的上部，抽油桿帶動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，玻璃球向下運(yùn)動(dòng)，單向閥關(guān)閉，封閉內(nèi)管中的流體，使流體隨內(nèi)管向上運(yùn)動(dòng)，氣體從第一井口裝置16流出，液體從第二井口裝置17流出，當(dāng)抽油桿帶動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，單向閥打開，下部流體流入內(nèi)管。如此反復(fù)進(jìn)行，流體從下部井底穩(wěn)定器的端口中不斷被吸入，并不斷被生產(chǎn)出來(lái)。其中，優(yōu)選活塞直徑為50mm，行程為200mm，垂直井仿真可視裝置的流量為4.5L/min。
[0041]參見圖3、圖6和圖7，可視巖心夾持器模型400包括箱體26，箱體26上設(shè)有頂蓋29，頂蓋29上設(shè)有模擬井口 28，箱體26內(nèi)根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)方案可以裝有巖石、煤塊或煤粉中的至少一種，可視巖心夾持器模型400下部設(shè)有支撐架36，支撐架36放置在可視水箱500中，垂直井仿真可視裝置200 —端穿過(guò)模擬井口 28后安裝在箱體26上。箱體26上還設(shè)有預(yù)留固定螺絲27，當(dāng)水箱放置其它需要固定的場(chǎng)所時(shí)，可以使用固定螺絲27固定。
[0042]本實(shí)施例中，箱體26為正方體，和/或，箱體26的長(zhǎng)度為400_600臟，優(yōu)選的箱體規(guī)格為內(nèi)腔500mm X 500mm X 500mm，壓力為常壓，內(nèi)裝煤塊和煤粉。
[0043]參見圖3和圖6，支撐架36浸沒(méi)在液體中，因此支撐架36采用不銹鋼材質(zhì)。選用為不銹鋼支撐架，和/或，頂蓋29通過(guò)螺絲30和螺母32與箱體26固定連接。當(dāng)將頂蓋29扣在箱體33上，需要固定二者位置時(shí)，在頂蓋29和箱體33上有對(duì)應(yīng)大小的孔，使用時(shí)當(dāng)頂蓋29上的孔與箱體33上的孔對(duì)準(zhǔn)后，可以使用銷子31插入其中的孔中，插入越深越緊。達(dá)到連接牢固可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0044]參見圖3，本實(shí)施例中，可視水箱500包括底板37，底板37下方設(shè)有水箱支撐架38，還可以在水箱支撐架38下方設(shè)有定位腳輪39。
[0045]本實(shí)用新型的可視水箱主要用于盛裝預(yù)熱后的液體，并將可視巖心夾持器模型安裝浸沒(méi)在液體中?？梢曀湟?guī)格為:內(nèi)室1000mmX 1000mmX800mm，為有機(jī)鋼化玻璃制成。在可視巖心夾持器模型的四個(gè)側(cè)面及底面，各布置有四個(gè)接口，一共20個(gè)接口，接口跟內(nèi)腔相連處通徑為IOmm,跟可視水箱內(nèi)液體相連處通徑為3mm或6_ (可換裝)，各接口不用時(shí)可用絲堵堵上。設(shè)置定位腳輪，方便移動(dòng)。
[0046]本實(shí)用新型還提供一種上述的非常規(guī)天然氣開采模擬裝置進(jìn)行模擬開采的方法，包括以下步驟:
[0047](I)給可視巖心夾持器模型的箱體中放置樣品，并蓋好頂蓋，將可視巖心夾持器模型放入可視水箱中；所述樣品為巖石、煤塊和煤粉中的至少一種；
[0048](2)將垂直井仿真可視裝置一端穿過(guò)頂蓋上的模擬井口后安裝在箱體上，然后接上抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置；
[0049](3)在可視水箱中放入地層水，水面沒(méi)過(guò)可視巖心夾持器模型上表面；
[0050](4)啟動(dòng)抽油機(jī)，使地層水被抽油機(jī)抽出，從套管流出，流入一計(jì)量裝置中，進(jìn)行單位時(shí)間內(nèi)采出地層水的計(jì)量和巖屑量的計(jì)量，同時(shí)從側(cè)面觀測(cè)可視巖心夾持器模型中巖屑的運(yùn)行軌跡；
[0051](5)通過(guò)溫度壓力控制系統(tǒng)對(duì)垂直井仿真可視裝置的底部溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，模擬不同溫度下，開采模擬裝置的抽采效率，和/或，通過(guò)壓力監(jiān)控系統(tǒng)，檢測(cè)垂直井仿真可視裝置的底部壓力的變化。
[0052]本實(shí)用新型溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)主要由三通閥、溫度壓力控制顯示儀表和高精度的溫度壓力傳感器和流量計(jì)組成，溫度傳感器的探頭通過(guò)接口放入可視巖心夾持器模型中，壓力傳感器和溫度傳感器放置在垂直井仿真可視裝置的井底穩(wěn)定器中，監(jiān)控垂直仿真井底的壓力和溫度的變化。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、采集及處理軟件等，可適時(shí)采集壓力、溫度、流量等參數(shù)。通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換板把溫度、壓力、流量傳感器采集的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)記錄到硬盤中。
[0053]計(jì)算機(jī)利用獲得溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)，可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的累計(jì)產(chǎn)出氣量和液體體積。
[0054]Vi=Si5^T1-SH5IiTH[0055]其中，i, 1-1為記錄的序號(hào)；
[0056]T 為時(shí)間，s ;
[0057]S 為流量，ml/s ；
[0058]V 為體積，ml。
[0059]本實(shí)用新型提供一種非常規(guī)天然氣直井開采技術(shù)物理模擬裝置，同時(shí)裝置實(shí)現(xiàn)了可視化模擬，效果更加直觀、清楚。本實(shí)用新型可以模擬不同地層溫度、壓力條件下，非常規(guī)天然氣開采直井在一定的抽排工作制度下，天然氣、地層水、巖屑等產(chǎn)出的速度。
[0060]本實(shí)用新型可以通過(guò)車載運(yùn)往非常規(guī)天然氣開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，將各系統(tǒng)部分進(jìn)行組裝，根據(jù)不同地區(qū)所具有的不同地質(zhì)特征設(shè)定好試驗(yàn)的時(shí)間，開展勘探現(xiàn)場(chǎng)非常規(guī)天然氣開采現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，可以測(cè)定特定地區(qū)、不同含氣性特征、含氣量分布規(guī)律和不同儲(chǔ)氣能力的非常規(guī)天然氣儲(chǔ)層的滲流特征。
[0061]本實(shí)用新型在井底接口設(shè)計(jì)有壓力傳感器接口，可適時(shí)監(jiān)視垂直井的壓力變化，在實(shí)驗(yàn)中，首先準(zhǔn)備好巖石或煤巖樣品，樣品切割為應(yīng)根據(jù)可視巖心夾持器大小進(jìn)行，使得剛好能夠放置于可視巖心夾持器模型中，擰緊螺母，把樣品固定在箱體中，然后再把可視巖心夾持器模型放入可視水箱中，再裝上垂直井仿真可視裝置，接上抽油機(jī)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，首先在可視水箱中放入模擬地層水，模擬地層水由純凈水和質(zhì)量百分比濃度為5%氯化鉀溶液按體積比為1:1比例配制，水面沒(méi)過(guò)可視巖心夾持器模型上表面，然后啟動(dòng)抽油機(jī)開始實(shí)驗(yàn)，地層水開始被抽油機(jī)抽出，從套管流出，流到一計(jì)量裝置中，進(jìn)行單位時(shí)間內(nèi)采出地層水的計(jì)量和巖屑量的計(jì)量，同時(shí)從側(cè)面觀測(cè)可視巖心夾持器模型中巖屑的運(yùn)行軌跡，確定其為懸浮式運(yùn)移、跳躍式運(yùn)移，還是階梯式運(yùn)移模式。同時(shí)從溫度壓力控制系統(tǒng)對(duì)垂直井仿真可視裝置的底部溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，模擬不同溫度下，開采模擬裝置的抽采效率，同時(shí)通過(guò)壓力監(jiān)控系統(tǒng)，研究不同排采工作制度下，垂直井底壓力的變化。
[0062]采用本實(shí)用新型開展非常規(guī)天然氣開采實(shí)驗(yàn)工作。通過(guò)對(duì)四川、山西等地區(qū)開采模擬實(shí)驗(yàn)，將所測(cè)的溫度、壓力和流量數(shù)據(jù)應(yīng)用該地區(qū)低滲透砂巖、煤層氣和頁(yè)巖氣開采中，取得了良好的指導(dǎo)效果。具體實(shí)施例為:在山西沁水盆地煤巖模擬中，通過(guò)系統(tǒng)模擬，得到IOOOm深度，溫度25°C，壓力12MPa條件下，流量小于20ml/分鐘時(shí)候，巖屑的運(yùn)移方式才表現(xiàn)為懸浮式運(yùn)移，運(yùn)移效率高于跳躍式和階梯式運(yùn)移，有利于巖屑排出井口，不會(huì)造成井底堵塞，利于氣井的穩(wěn)定生產(chǎn)，這樣模擬實(shí)驗(yàn)通過(guò)查明了巖屑的遷移方式，指導(dǎo)煤層氣開采。表明該儀器裝置能夠順利完成現(xiàn)場(chǎng)非常規(guī)天然氣開采模擬工作，所提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可信，可以快捷方便地指導(dǎo)非常規(guī)天然氣開發(fā)實(shí)踐。
[0063]在本實(shí)用新型上述各實(shí)施例中，實(shí)施例的序號(hào)僅僅便于描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒(méi)有詳述的部分，可以參見其他實(shí)施例的相關(guān)描述。
[0064]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory,簡(jiǎn)稱 ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory,簡(jiǎn)稱 RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0065]在本實(shí)用新型的裝置和方法等實(shí)施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本實(shí)用新型的等效方案。同時(shí)，在上面對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施例的描述中，針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。
[0066]應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0067]最后應(yīng)說(shuō)明的是:雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本實(shí)用新型及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本實(shí)用新型的范圍不僅限于說(shuō)明書所描述的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本實(shí)用新型的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本實(shí)用新型可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開發(fā)的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，包括: 抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置、垂直井仿真可視裝置及溫度壓力控制系統(tǒng)； 所述抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置連接垂直井仿真可視裝置，所述垂直井仿真可視裝置安裝在可視巖心夾持器模型上，所述可視巖心夾持器模型浸沒(méi)在可視水箱的水中； 所述溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)，用于對(duì)垂直井仿真可視裝置的底部溫度和壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)； 所述抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置、垂直井仿真可視裝置及溫度壓力測(cè)量控制系統(tǒng)均通過(guò)接口與可視巖心夾持器模型相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，還包括計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，用于采集垂直井仿真可視裝置的井底溫度和壓力，還用于采集抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置從垂直井仿真可視裝置中抽出液體的流量，進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)通過(guò)接口與可視巖心夾持器模型相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，所述抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置包括:游梁、平衡塊、驢頭、懸繩器、游梁支座、電機(jī)、剎車、減速箱、曲柄、平衡重、連桿、橫梁、支架及底座； 所述游梁一端固定有平衡塊，另一端設(shè)有驢頭，所述垂直井仿真可視裝置的上部連接在所述驢頭的下方；所述驢頭上固定有懸繩器，所述游梁通過(guò)滑輪放置在游梁支座上，所述游梁支座固定在支架上，所述支架、減速箱和電機(jī)固定在底座上，所述電機(jī)通過(guò)皮帶連接減速箱，所述減速箱連接剎車，所述曲柄一端固定平衡重，另一端連接在減速箱一側(cè)，所述曲柄通過(guò)連桿連接橫梁，所述橫梁與靠近所述平衡塊一側(cè)的游梁相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，所述驢頭下方設(shè)有公扣，垂直井仿真可視裝置上部設(shè)有對(duì)應(yīng)的母扣，所述公扣連接母扣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，所述垂直井仿真可視裝置包括套管，所述套管上部依次設(shè)有第一井口裝置和第二井口裝置，所述套管的底部設(shè)有井底穩(wěn)定器，所述套管內(nèi)設(shè)有內(nèi)管，所述內(nèi)管內(nèi)設(shè)有抽油桿，所述抽油桿底部連接活塞，所述活塞上部的抽油桿內(nèi)設(shè)有單向閥，所述單向閥的上部設(shè)有玻璃球，所述抽油桿上部連接第二井口裝置，所述抽油桿裝有電纜，所述電纜上部連接卡繩器，所述卡繩器連接所述抽油機(jī)動(dòng)態(tài)仿真裝置的驢頭，所述垂直井仿真可視裝置的下部設(shè)置在所述可視巖心夾持器模型中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，所述可視巖心夾持器模型包括箱體，所述箱體上設(shè)有頂蓋，所述頂蓋上設(shè)有模擬井口，所述箱體內(nèi)設(shè)有巖石、煤塊和煤粉中的至少一種，所述可視巖心夾持器模型下部設(shè)有支撐架，所述支撐架放置在所述可視水箱中，所述垂直井仿真可視裝置一端穿過(guò)所述模擬井口后安裝在所述箱體上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，所述箱體為正方體，和/或，所述箱體的長(zhǎng)度為400-600mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，所述支撐架為不銹鋼支撐架；和/或，所述頂蓋通過(guò)螺絲和螺母與所述箱體固定連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，所述可視水箱包括底板，所述底板下方設(shè)有水箱支撐架。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非常規(guī)天然氣開采可視化模擬裝置，其特征在于，所述水箱支撐架下方設(shè)有定位腳輪。
【文檔編號(hào)】E21B43/00GK203729956SQ201320793543
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】李昕睿 申請(qǐng)人:北京源海威科技有限公司