專利名稱：一種煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)的制作方法
一種煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于煤層氣勘探與開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
2012年國家出臺的《煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》指出，到2015年我國煤層氣新增探明儲量1.0X1012m3，產(chǎn)量將達(dá)到300X 108m3，其中地面鉆采160X 108m3，建設(shè)沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地。但我國煤層氣存在地質(zhì)賦存條件異常復(fù)雜、資源探明率低、開發(fā)難度大等特點(diǎn)，使得開采煤層氣對開采技術(shù)要求極高。目前我國煤層氣存在兩大主要問題:采收率低和利用率低，嚴(yán)重制約了煤層氣高效合理開發(fā)利用，為了提高煤層氣采收率國內(nèi)外研究人員開展了很多研究工作，提出了分層壓裂、水平井及羽狀井技術(shù)，合理的排采制度等相關(guān)技術(shù)，但目前井下采收率只有23%左右，而美國煤層氣的平均采收率為50%。
煤層氣雙層合采技術(shù)能夠降低單井投資，較大提升煤層氣直井單井產(chǎn)量，提高煤層采收率。
目前國內(nèi)對于同一區(qū)塊相鄰煤層合層排采理論技術(shù)，幾乎沒有學(xué)者進(jìn)行過細(xì)致而系統(tǒng)的研究，人們往往照搬天然氣理論，但天然氣和煤層氣的賦存狀態(tài)之間存在根本差異，二者產(chǎn)氣機(jī)理明顯不同，導(dǎo)致開發(fā)煤層氣時開采效果往往不盡如人意。合采能否實(shí)現(xiàn)“1+1”大于等于2，即兩層煤合層排采的產(chǎn)氣量是否大于等于單層排采產(chǎn)氣量之和？雙層合采時，各自儲層滲透率差異、各個分層內(nèi)供液能力變化、各個分層壓力梯度是如何變化的？煤層的臨界解吸壓力、儲層壓差、煤層埋深差、供液能力、壓力梯度及煤儲層滲透率對雙層合采有什么影響？雙層合采時，各個分層參數(shù)是如何變化的？這些都僅僅在理論上分析過，而沒有通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。雙層合采時，各自儲層滲透率差異、各個分層內(nèi)供液能力變化、各個分層壓力梯度是如何變化的？分別對排采參數(shù)的影響程度如何？該如何調(diào)節(jié)各個參數(shù)來優(yōu)化排采工作制度，達(dá)到最大采收率的目的。目前國內(nèi)外沒有專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備模擬評價雙層合采的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，導(dǎo)致礦場實(shí)踐與理論不符合。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用一種煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，旨在解決目前國內(nèi)外沒有專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備模擬評價雙層合采的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過設(shè)備模擬評價各自儲層內(nèi)臨界解吸壓力、儲層壓差、供液變化、滲透率差異、產(chǎn)氣動液面差異在雙層合采時對排采參數(shù)的影響，優(yōu)化雙層合采排采參數(shù)，降低單井投資，提升煤層氣井單井產(chǎn)量，提高雙層合采排水采氣制度效率，實(shí)現(xiàn)“ 1+1 ”大于等于2之功效，提高煤層氣采收率，促進(jìn)煤層氣快速、高效、安全開發(fā)的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，所述煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)包括用于煤層氣入口合注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀和入口分注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀；
所述入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀和入口分注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀分別包括:
驅(qū)替模塊，用于模擬礦場雙層合采實(shí)際排水采氣時，提供巖樣飽和、流動驅(qū)替動力及模擬3#煤層、15#煤層不同的供液能力；
巖心夾持模塊，與所述驅(qū)替模塊、底水模擬模塊、圍壓和回壓模塊、抽真空模塊、計(jì)量模塊、溫控及數(shù)據(jù)采集模塊連接，用于采用源自3#煤層、15#煤層的真實(shí)巖樣模擬不同滲透率、不同壓力梯度、不同臨界解析壓力、不同產(chǎn)液面高度對雙層合采時排水采氣參數(shù)的影響，并模擬在既定排采方案下，各個分層壓力梯度、產(chǎn)液面、滲透率的變化情況；
底水模擬模塊，與所述巖心夾持模塊連接，用于模擬煤層氣氣井排水采氣過程中，各個煤層底部含水情況；
圍壓和回壓模塊,與所述巖心夾持模塊連接，用于模擬礦場排水米氣時儲層圍巖所受圍壓變化和礦場排水采氣時井底流壓及動液面變化情況；
抽真空模塊，與所述巖心夾持模塊連接，用于將巖心夾持模塊中巖心抽成真空使得甲烷氣體充分和巖樣充分接觸吸附并用地層水飽和模擬儲層底水環(huán)境；
計(jì)量模塊，與所述巖心夾持模塊連接，用于模擬礦場氣井分離計(jì)量裝置；
溫控及數(shù)據(jù)采集模塊，用于模擬儲層內(nèi)部實(shí)際溫度并將巖心夾持模塊進(jìn)、出口壓力、巖心不同位置壓力分布情況、各個分層不同圍壓壓力、各分層不同回壓壓力、不同分層內(nèi)流體流速、壓力梯度分布、計(jì)量系統(tǒng)得到的產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量通過傳感器及數(shù)據(jù)采集面板及時自動記錄下來。
進(jìn)一步，所述入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀設(shè)置一個驅(qū)替模塊，所述驅(qū)替模塊主要由甲烷驅(qū)替泵、單向閥門、甲烷活塞容器、地層水驅(qū)替泵、地層水活塞容器、六通閥、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)為:
甲烷驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接甲烷活塞容器，甲烷活塞容器經(jīng)管線與單向閥連接六通閥和3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器后與巖心夾持模塊進(jìn)口連接；地層水驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接地層水活塞容器，地層水活塞容器經(jīng)管線和單向閥連接六通閥和巖心夾持模塊相連接。
進(jìn)一步，所述入口分注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀設(shè)置有兩個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)替模塊，所述驅(qū)替模塊主要由甲烷驅(qū)替泵、單向閥門、甲烷活塞容器、3#煤層地層水驅(qū)替泵、3#煤層地層水活塞容器、15#煤層地層水驅(qū)替泵、15#煤層地層水活塞容器、三通、六通閥、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)為:
甲烷驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接甲烷活塞容器，甲烷活塞容器經(jīng)管線與單向閥連接六通閥和3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器后分別與3#煤層、15#煤層巖心夾持模塊進(jìn)口連接;3#煤層地層水驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接3#煤層地層水活塞容器，3#煤層地層水活塞容器經(jīng)管線和單向閥連接六通閥和3#煤層巖心夾持模塊進(jìn)口端相連接；15#煤層地層水驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接15#煤層地層水活塞容器，15#煤層地層水活塞容器經(jīng)管線和單向閥連接三通后與15#煤層巖心夾持模塊進(jìn)口端相連接。
進(jìn)一步,所述巖心夾持模塊還包括:3#煤層巖樣夾持器、15#煤層巖樣夾持器、鋼筒、膠套、底水進(jìn)水孔、底水水槽、進(jìn)口端雜質(zhì)濾網(wǎng)、出口端粉塵過濾器、巖樣內(nèi)部監(jiān)測壓力傳感器；
兩個巖心夾持器結(jié)構(gòu)相同,夾持器中間是一個巖心室,巖心室下端連接底水水槽，底水水槽下部有一個底水孔，底水孔連接膠套，膠套將整個巖心室包裹起來，膠套外部是鋼筒，鋼筒和膠套之間充滿液壓油；巖心室前端連接進(jìn)口端雜質(zhì)濾網(wǎng)，后端連接出口端粉塵過濾器；巖心室中間分布著巖樣內(nèi)部壓力傳感器
進(jìn)一步，所述底水模擬模塊還包括:3#煤層巖樣底水注入泵、15#煤層巖樣底水注入栗、3#煤層地層水活塞各器、15#煤層地層水活塞各器、3#煤層底水控制/、通閥、15#煤層底水控制六通閥、3#煤層底水壓力傳感器、15#煤層底水壓力傳感器；
3#煤層巖樣底水注入泵經(jīng)管線連接3#煤層地層水活塞容器，3#煤層地層水活塞容器連接3#煤層底水控制六通閥，3#煤層底水控制六通閥與3#煤層巖心夾持器的三個底水進(jìn)水孔、3#煤層底水壓力傳感器連接；15#煤層巖樣底水注入泵經(jīng)管線連接15#煤層地層水活塞容器，15#煤層地層水活塞容器連接15#煤層底水控制六通閥，15#煤層底水控制六通閥與15#煤層巖心夾持器的三個底水進(jìn)水孔、15#煤層底水壓力傳感器連接。
進(jìn)一步，所述圍壓和回壓模塊統(tǒng)稱為壓力控制系統(tǒng)，包括:3#煤層圍壓泵、3#煤層圍壓單向閥、3#煤層圍壓壓力傳感器、15#煤層圍壓泵、15#煤層圍壓單向閥、15#煤層圍壓壓力傳感器及回壓泵、回壓壓力傳感器、回壓閥；
3#煤層圍壓泵連接3#煤層圍壓單向閥，3#煤層單向閥連接3#煤層圍壓壓力傳感器后與3#煤層巖心夾持器圍壓進(jìn)口端相連接；15#煤層圍壓泵連接15#煤層圍壓單向閥，15#煤層單向閥連接15#煤層圍壓壓力傳感器后與15#煤層巖心夾持器圍壓進(jìn)口端相連接；回壓泵經(jīng)回壓壓力傳感器連接回壓閥，回壓閥與巖心夾持模塊出口端相連。
進(jìn)一步，所述抽真空模塊還包括:真空泵、真空閥門；
真空泵連接真空閥門，真空閥門經(jīng)六通閥后與3#煤層巖心夾持模塊、15#煤層巖心夾持|吳塊相連。
進(jìn)一步，所述計(jì)量模塊還包括:雙向控制閥、巖心出口壓力監(jiān)測傳感器、圓形濾芯、氣液自動分離器、自動氣體質(zhì)量流量計(jì)、電子天平；
雙向控制閥與圓形濾芯相連接，圓形濾芯經(jīng)回壓閥后與氣液自動分離器相連，氣液自動分離器與電子天平、自動氣體質(zhì)量流量計(jì)相連，電子天平設(shè)置于氣液分離器的下部，自動氣體質(zhì)量流量計(jì)設(shè)置于氣液自動分離器的左邊。
進(jìn)一步，所述驅(qū)替模塊、巖心夾持模塊、底水模擬模塊設(shè)置在溫控箱內(nèi)部；
所述溫控及數(shù)據(jù)采集模塊包括十六個壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集板位于溫控箱外部，連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；三個壓力傳感器分布在可視化夾持模塊進(jìn)、出口端，八個設(shè)置于可視化巖心夾持器內(nèi)部，一個壓力傳感器設(shè)置于圍壓和回壓模塊的回壓模塊中，兩個設(shè)置于圍壓和回壓模塊的圍壓模塊中，兩個設(shè)置于底水模擬模塊中。
本發(fā)明提供的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，通過采用入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀、入口分注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀；針對煤層氣自身的特殊性，首次提出煤層氣雙層合采提高采收率技術(shù)思路；設(shè)計(jì)、制造了兩套可在室內(nèi)模擬煤層氣現(xiàn)場高溫高壓條件下雙層合采物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)關(guān)于煤層氣雙層合采物理模擬技術(shù)空白，為煤層氣雙層合采技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；采用大尺寸方形真實(shí)巖心開展吸附、解吸、擴(kuò)散、滲流驅(qū)替實(shí)驗(yàn)研究，首次采用底水進(jìn)水孔與底水水槽模擬底水及動液面變化情況，首次模擬礦場壓力溫度條件，更貼近儲層的實(shí)際情況；在煤層氣行業(yè)本發(fā)明首次考慮了產(chǎn)生煤粉運(yùn)移情況下，合采時產(chǎn)水、產(chǎn)氣的變化；可開展評價各分層滲透率差異性、各分層壓力梯度差異性、各分層供液能力不同、動液面變化對合采效果的動態(tài)影響實(shí)驗(yàn)研究；優(yōu)化合采排水采氣制度，提高采收率；實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程無人值守、數(shù)據(jù)全自動記錄。數(shù)據(jù)采集模塊可以將各個模塊的壓力、流速、產(chǎn)水、產(chǎn)氣數(shù)據(jù)全自動記錄，具體記錄數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確、自動化程度高等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀的結(jié)構(gòu)框圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的入口分注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀的結(jié)構(gòu)框圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的入口分注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本文中標(biāo)注的3#煤層、15#煤層為我國沁水盆地實(shí)際地層劃分名稱。
圖1、2、3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為了便于說明僅僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。
該煤層氣儲層雙層合米聞溫聞壓排米動態(tài)評價系統(tǒng)包括:入口合注出口合米聞溫高壓排采動態(tài)評價儀和入口分注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀。
入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀包括:
驅(qū)替模塊，用于模擬礦場雙層合采實(shí)際排水采氣時，提供巖樣飽和、流動驅(qū)替動力；
巖心夾持模塊，與驅(qū)替模塊、底水模擬模塊、圍壓和回壓模塊、抽真空模塊、計(jì)量模塊、溫控及數(shù)據(jù)采集模塊連接，用于采用源自3#煤層、15#煤層的真實(shí)巖樣模擬不同滲透率、不同壓力梯度、不同臨界解析壓力、不同產(chǎn)液面高度對雙層合采時排水采氣參數(shù)的影響，并模擬在既定排采方案下，各個分層壓力梯度、產(chǎn)液面、滲透率的變化情況；
底水模擬模塊，與巖心夾持模塊連接，用于模擬煤層氣氣井排水采氣過程中，各個煤層底部含水情況；
圍壓和回壓模塊,與巖心夾持模塊連接，用于模擬礦場排水米氣時儲層圍巖所受圍壓變化情況和礦場排水采氣時井底流壓及動液面變化情況；
抽真空模塊，與巖心夾持模塊連接，用于將巖心夾持模塊中巖心抽成真空使得甲烷氣體充分和巖樣充分接觸吸附并用地層水飽和模擬儲層底水環(huán)境；
計(jì)量模塊，與巖心夾持模塊連接，用于模擬礦場氣井分離計(jì)量裝置；
溫控及數(shù)據(jù)采集模塊，用于模擬儲層內(nèi)部實(shí)際溫度并將巖心夾持模塊進(jìn)、出口壓力、巖心不同位置壓力分布情況、各個分層不同圍壓壓力、各分層不同回壓壓力、不同分層內(nèi)流體流速、壓力梯度分布、計(jì)量系統(tǒng)得到的產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量通過傳感器及數(shù)據(jù)采集面板及時自動記錄下來。
作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀設(shè)置有一個驅(qū)替模塊，驅(qū)替模塊主要由甲烷驅(qū)替泵、單向閥門、甲烷活塞容器、地層水驅(qū)替泵、地層水活塞容器、六通閥、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)為:
甲烷驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接甲烷活塞容器，甲烷活塞容器經(jīng)管線與單向閥連接六通閥和3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器后與巖心夾持模塊進(jìn)口連接；地層水驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接地層水活塞容器，地層水活塞容器經(jīng)管線和單向閥連接六通閥和巖心夾持模塊相連接。
作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，巖心夾持模塊還包括:3#煤層巖樣夾持器、15#煤層巖樣夾持器、鋼筒、膠套、底水進(jìn)水孔、底水水槽、進(jìn)口端雜質(zhì)濾網(wǎng)、出口端粉塵過濾器、巖樣內(nèi)部監(jiān)測壓力傳感器、巖樣。
作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，底水模擬模塊還包括:3#煤層巖樣底水注入栗、15#煤層石■樣底水注入栗、3#煤層地層水活塞各器、15#煤層地層水活塞各器、3#煤層底水控制六通閥、15#煤層底水控 制六通閥、3#煤層底水壓力傳感器、15#煤層底水壓力傳感器。
作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，圍壓和回壓模塊統(tǒng)稱為壓力控制系統(tǒng)，包括:3#煤層圍壓泵、3#煤層圍壓單向閥、3#煤層圍壓壓力傳感器、15#煤層圍壓泵、15#煤層圍壓單向閥、15#煤層圍壓壓力傳感器及回壓泵、回壓壓力傳感器、回壓閥。
作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，抽真空模塊還包括:真空泵、真空閥門。
作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，計(jì)量模塊還包括:雙向控制閥、巖心出口壓力監(jiān)測傳感器、圓形濾芯、氣液自動分離器、自動氣體質(zhì)量流量計(jì)、電子天平。
作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，溫控及數(shù)據(jù)采集模塊還包括:溫控箱、數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
入口分注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀包括:
驅(qū)替模塊，用于模擬礦場雙層合采實(shí)際排水采氣時，提供巖樣飽和、流動驅(qū)替動力及模擬3#煤層、15#煤層在供液能力；
入口分注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀設(shè)置有兩個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)替模塊，驅(qū)替模塊主要由甲烷驅(qū)替泵、單向閥門、甲烷活塞容器、3#煤層地層水驅(qū)替泵、3#煤層地層水活塞容器、15#煤層地層水驅(qū)替泵、15#煤層地層水活塞容器、三通、六通閥、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)為:
甲烷驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接甲烷活塞容器，甲烷活塞容器經(jīng)管線與單向閥連接六通閥和3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器后分別與3#煤層、15#煤層巖心夾持模塊進(jìn)口連接;3#煤層地層水驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接3#煤層地層水活塞容器，3#煤層地層水活塞容器經(jīng)管線和單向閥連接六通閥和3#煤層巖心夾持模塊進(jìn)口端相連接；15#煤層地層水驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接15#煤層地層水活塞容器，15#煤層地層水活塞容器經(jīng)管線和單向閥連接三通后與15#煤層巖心夾持模塊進(jìn)口端相連接。
巖心夾持模塊，與驅(qū)替模塊連接，用于米用源自3#煤層、15#煤層的真實(shí)巖樣模擬不同滲透率、不同壓力梯度、不同臨界解析壓力、不同產(chǎn)液面高度對雙層合采時排水采氣參數(shù)的影響，并模擬在既定排采方案下，各個分層壓力梯度、產(chǎn)液面、滲透率的變化情況；
底水模擬模塊，與巖心夾持模塊連接，用于模擬煤層氣氣井排水采氣過程中，各個煤層底部含水情況；
圍壓和回壓模塊,與巖心夾持模塊連接，用于模擬礦場排水米氣時儲層圍巖所受圍壓變化情況和礦場排水采氣時井底流壓及動液面變化情況；
抽真空模塊，與巖心夾持模塊塊連接，用于將巖心夾持模塊中巖心抽成真空使得甲烷氣體充分和巖樣充分接觸吸附并用地層水飽和模擬儲層底水環(huán)境；
計(jì)量模塊，與巖心夾持模塊連接，用于模擬礦場氣井分離計(jì)量裝置；
溫控及數(shù)據(jù)采集模塊，用于模擬儲層內(nèi)部實(shí)際溫度并將巖心夾持模塊進(jìn)、出口壓力、巖心不同位置壓力分布情況、各個分層不同圍壓壓力、各分層不同回壓壓力、不同分層內(nèi)流體流速、壓力梯度分布、計(jì)量系統(tǒng)得到的產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量通過傳感器及數(shù)據(jù)采集面板及時自動記錄下來。
作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，驅(qū)替模塊還包括:甲烷驅(qū)替泵、單向閥門、甲烷活塞容器、3#煤層地層水驅(qū)替泵、3#煤層地層水活塞容器、15#煤層地層水驅(qū)替泵、15#煤層地層水活塞容器、三通、六通閥、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器。
以下參照附圖，對本發(fā)明實(shí)施例煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀的結(jié)構(gòu)。
入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀主要由巖心驅(qū)替模塊、巖心夾持模塊、底水模擬模塊、回壓模塊和圍壓模塊、抽真空模塊、計(jì)量模塊、溫控及數(shù)據(jù)采集模塊七部分組成。
驅(qū)替模塊由甲烷驅(qū)替泵1、單向閥門2、甲烷活塞容器3、地層水驅(qū)替泵4、地層水活塞容器5、六通閥6、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器7、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器8組成，包含兩臺驅(qū)替泵、四個單向控制閥、一個六通閥、兩個活塞容器，兩個進(jìn)口端壓力傳感器組成，驅(qū)替模塊與巖心夾持模塊緊密相連，其主要作用在于模擬礦場雙層合采實(shí)際排水采氣時，提供巖樣飽和、流動驅(qū)替動力。甲烷驅(qū)替泵1、地層水驅(qū)替泵4的主要功能在于為甲烷活塞容器3、地層水活塞容器5提供動力，通過甲烷驅(qū)替泵1、地層水驅(qū)替泵4控制巖心夾持模塊進(jìn)口端壓力大??；甲烷活塞容器3、地層水活塞容器5則是模擬地下實(shí)際條件盛滿甲烷或者地層水，功能在于將泵入的流體通過活塞緩緩?fù)迫萜髦械牧黧w經(jīng)單向閥門2進(jìn)入六通閥6 ;六通閥6有6個接口，分別連接3#煤樣、15#煤樣、抽真空模塊及單向閥門2，作用在于通過不同閥門的開關(guān)決定流體的流向；3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器7、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器8監(jiān)測巖心進(jìn)口端壓力；驅(qū)替模塊的工作流程是:流體通過甲烷驅(qū)替泵1、地層水驅(qū)替泵4驅(qū)替泵受單向閥門2控制分別進(jìn)入甲烷活塞容器3或地層水活塞容器5，壓力傳遞使得活塞容器能夠平穩(wěn)推動流體(甲烷或地層水)經(jīng)六通閥6進(jìn)入巖心夾持模塊進(jìn)口端，進(jìn)口端壓力由3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器7、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器8分別監(jiān)測；
巖心夾持模塊由3#煤層巖樣夾持器9、15#煤層巖樣夾持器10、鋼筒11、膠套12、底水進(jìn)水孔13、底水水槽14、進(jìn)口端雜質(zhì)濾網(wǎng)15、出口端粉塵過濾器16、巖樣內(nèi)部監(jiān)測壓力傳感器17、巖樣18構(gòu)成，其主要功能是通過采用源自3#煤層、15#煤層的真實(shí)巖樣模擬不同滲透率、不同壓力梯度、不同臨界解析壓力、不同產(chǎn)液面高度對雙層合采時排水采氣參數(shù)的影響，并模擬在既定排采方案下，各個分層壓力梯度、產(chǎn)液面、滲透率的變化情況，每個巖心夾持器底部有三個底水進(jìn)水孔13，底水進(jìn)水孔13上面是一個底水水槽14，其功能在于保證驅(qū)替進(jìn)入的底水自巖心底部向上均勻向上推進(jìn)，底水進(jìn)水孔13、底水水槽14通過底水模擬模塊模擬原始煤層內(nèi)部所含底水含量;3#煤層巖樣夾持器9、15#煤層巖樣夾持器10外面是鋼筒11，能承受SOMPa壓力；鋼筒11里面是膠套12，鋼筒11與膠套12之間用液壓油充滿，膠套12的作用在于卡持巖心并傳遞壓力，加載圍壓時，壓力通過液壓油使膠套變形使得膠套緊緊卡持住巖樣，防止實(shí)驗(yàn)過程中松動等；巖心進(jìn)口端有進(jìn)口端雜質(zhì)濾網(wǎng)15，防止地層水或者甲烷氣體中雜質(zhì)進(jìn)入巖心，堵塞孔隙結(jié)構(gòu)，影響原始滲透性；出口端有出口端粉塵過濾器16，防止實(shí)驗(yàn)過程中巖樣中產(chǎn)生的大顆粒進(jìn)入管線導(dǎo)致管線堵塞；每個巖心夾持模塊的橫側(cè)面均勻分布著四個巖樣內(nèi)部監(jiān)測壓力傳感器17，監(jiān)測實(shí)驗(yàn)過程中巖巖樣內(nèi)部不同位置壓力梯度變化；巖樣18是方形巖心，因煤層氣真實(shí)巖心在切割時容易破碎，因此采用打磨方式將煤巖磨成大尺寸立方體，便于監(jiān)測吸附、解吸氣體含量。此模塊的工作流程為:流體自六通閥6進(jìn)入后經(jīng)進(jìn)口端雜質(zhì)濾網(wǎng)15、出口端粉塵過濾器16達(dá)到出口，在此過程中通過3#煤層圍壓泵27、3#煤層圍壓單向閥28、3#煤層圍壓壓力傳感器29、15#煤層圍壓泵30、15#煤層圍壓單向閥31、15#煤層圍壓壓力傳感器32加圍壓，通過回壓泵33、回壓壓力傳感器34、回壓閥35、雙向控制閥38控制雙層回壓，通過該3#煤層巖樣底水注入泵19、15#煤層巖樣底水注入泵20、3#煤層地層水活塞容器21、15#煤層地層水活塞容器22、3#煤層底水控制六通閥23、15#煤層底水控制六通閥24、3#煤層底水壓力傳感器25、15#煤層底水壓力傳感器26模擬、控制各個儲層巖樣底水含量，通過分布在3#煤層、15#煤層側(cè)面的八個監(jiān)測壓力傳感器17監(jiān)測兩個巖樣不同部位壓力梯度的變化、滲透率的變化；
底水模擬模塊由3#煤層巖樣底水注入泵19、15#煤層巖樣底水注入泵20、3#煤層地層水活塞容器21、15#煤層地層水活塞容器22、3#煤層底水控制六通閥23、15#煤層底水控制六通閥24、3#煤層底水壓力傳感器25、15#煤層底水壓力傳感器26組成，其功能在于模擬煤層氣氣井排水米氣過程中，煤層雙層底部含水情況。3#煤層巖樣底水注入泵19、15#煤層巖樣底水注入泵20為3#煤層地層水活塞容器21、15#煤層地層水活塞容器22提供驅(qū)動壓力，通過3#煤層巖樣底水注入泵19、15#煤層巖樣底水注入泵20控制進(jìn)入巖心夾持模塊底水進(jìn)水孔13水量的多少；3#煤層地層水活塞容器21、15#煤層地層水活塞容器22則分別盛滿3#煤層、15#煤層真實(shí)底層水樣；3#煤層底水控制六通閥23、15#煤層底水控制六通閥24有6個接口，分別連接3#煤樣三個底水進(jìn)水孔13、15#煤樣三個底水進(jìn)水孔13、壓力傳感器25、15#煤層底水壓力傳感器26及3#煤層地層水活塞容器21、15#煤層地層水活塞容器22，作用在于通過不同閥門的開關(guān)控制流體的去向；底水模擬模塊工作流程為:3#煤樣、15#煤樣底部含水量大小通過3#煤層巖樣底水注入泵19、15#煤層巖樣底水注入泵20經(jīng)3#煤層地層水活塞容器21、15#煤層地層水活塞容器22通過六通閥6控制流向緩緩進(jìn)入底部六個底水進(jìn)水孔13，而后在底水水槽14中聚集,在3#煤層巖樣底水注入泵19、15#煤層巖樣底水注入泵20提供的壓力作用下向巖心上部均勻推進(jìn)；
圍壓和回壓模塊統(tǒng)稱為壓力控制系統(tǒng)，分別有由3#煤層圍壓泵27、3#煤層圍壓單向閥28、3#煤層圍壓壓力傳感器29、15#煤層圍壓泵30、15#煤層圍壓單向閥31、15#煤層圍壓壓力傳感器32及回壓泵33、回壓壓力傳感器34、回壓閥35組成，圍壓模塊模擬礦場排水采氣時儲層圍巖所受圍壓變化情況，圍巖所受圍壓情況決定了巖石中孔隙結(jié)構(gòu)變形情況，影響流體吸附、解吸、擴(kuò)散、滲流能力，與產(chǎn)氣、產(chǎn)水、產(chǎn)煤粉關(guān)系密切，回壓模塊模擬礦場排水采氣時井底流壓及動液面變化情況，回壓模塊模擬氣井生產(chǎn)時井底流壓大小，井底流壓的大小決定了吸附、解析、擴(kuò)散的速度與產(chǎn)氣、產(chǎn)水、產(chǎn)煤粉的多少，通過控制井底流壓也可模擬排水采氣時，氣井內(nèi)動液面的變化對排水采氣的影響。圍壓模塊中3#煤層圍壓泵27、15#煤層圍壓泵30為3#煤層、15#煤層提供圍壓，3#煤層圍壓單向閥28、15#煤層圍壓單向閥31的開關(guān)控制3#煤層圍壓泵27、15#煤層圍壓泵30流體壓力傳遞，3#煤層圍壓壓力傳感器29、15#煤層圍壓壓力傳感器32則實(shí)時監(jiān)測圍壓的數(shù)值，其工作流程是:3#煤層圍壓泵27、15#煤層圍壓泵30將泵入的流體壓力通過3#煤層圍壓單向閥28、15#煤層圍壓單向閥31傳遞至巖心夾持模塊的鋼筒11、膠套12之間使得膠套變形產(chǎn)生圍壓，進(jìn)而模擬煤巖所受應(yīng)力情況；回壓模塊中回壓泵33提供回壓的大小，回壓閥35主要作用是當(dāng)回壓達(dá)到設(shè)定大小時，閥門自動開啟，回壓泵33停止工作，3#煤層巖樣夾持器9、15#煤層巖樣夾持器10驅(qū)替出的流體進(jìn)入計(jì)量模塊，小于設(shè)定的回壓數(shù)值時，閥門自動閉合，回壓泵33開始工作將回壓加載至設(shè)定數(shù)值后自動停止，此時流體9、10中所產(chǎn)生流體不進(jìn)入計(jì)量系統(tǒng)，回壓的大小由回壓壓力傳感器34瞬時測定。其工作流程是:回壓閥35控制回壓泵33所產(chǎn)生的壓力大小，而數(shù)值的產(chǎn)生則有回壓壓力傳感器34記錄；
抽真空模塊，主要作用是將巖心夾持模塊中巖心抽成真空使得甲烷氣體充分和巖樣充分接觸吸附并用地層水飽和模擬儲層水環(huán)境，此模塊由真空泵36、真空閥門37組成。其工作流程為:設(shè)備檢查后，將整個實(shí)驗(yàn)裝置所以器件關(guān)閉，同時將巖樣放入巖心夾持模塊并經(jīng)圍壓模塊加圍壓后，打開六通閥6、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器7、真空泵36、真空閥門37將巖樣抽真空24小時，然后關(guān)閉真空泵36、真空閥門37開啟甲烷驅(qū)替泵1、單向閥門2、甲烷活塞容器3、六通閥6使甲烷氣體進(jìn)入巖樣充分吸附48小時，而后關(guān)閉甲烷驅(qū)替泵1、單向閥門2、甲烷活塞容器3、六通閥6，打開3#煤層巖樣底水注入泵19、15#煤層巖樣底水注入泵20、3#煤層地層水活塞容器21、15#煤層地層水活塞容器22、3#煤層底水控制六通閥23、15#煤層底水控制六通閥24使得底水進(jìn)入充分飽和48小時，而后關(guān)閉；
計(jì)量模塊，由雙向控制閥38、巖心出口壓力監(jiān)測傳感器39、圓形濾芯40、氣液自動分離器41、自動氣體質(zhì)量流量計(jì)42、電子天平43組成，其功能在于將自3#煤層巖樣夾持器9、15#煤層巖樣夾持器10模塊所產(chǎn)生的氣、液、固三相流體通過特定的方式逐步分離，并自動計(jì)量氣、液的產(chǎn)量，此模塊主要模擬礦場氣井分離計(jì)量裝置。流體自巖心出口端流出后，可能包含煤粉，圓形濾芯40的作用在于將煤粉提出留在過濾芯中，氣液自動分離器41為氣液分離器，能夠?qū)⒒旌现臍怏w和液體自動分離，分離后的液體由電子天平43自動計(jì)量，氣體則由自動氣體質(zhì)量流量計(jì)42自動計(jì)量。其工作流程在于:氣、液、固混合流體自巖心夾持模塊出口流出后，先通過圓形煤粉收集器將巖心中產(chǎn)生的煤粉粉塵收集起來，而后氣液兩相通過氣液分離器自動分離成液相和氣相,氣相通過自動氣體質(zhì)量流量計(jì)42測量，液體質(zhì)量通過電子天平43監(jiān)測。
溫控及數(shù)據(jù)采集模塊，由溫控箱44、數(shù)據(jù)采集板45、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46構(gòu)成，主要功能是模擬儲層內(nèi)部實(shí)際溫度并將巖心夾持模塊進(jìn)、出口壓力、巖心不同位置壓力分布情況、各個分層不同圍壓壓力、各分層不同回壓壓力、不同分層內(nèi)流體流速、壓力梯度分布、計(jì)量系統(tǒng)得到的產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量通過傳感器及數(shù)據(jù)采集面板及時自動記錄下來，為使用數(shù)據(jù)分析軟件處理數(shù)據(jù)打下基礎(chǔ)，具有計(jì)量準(zhǔn)確、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。
圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的入口分注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀的結(jié)構(gòu)。
入口分注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀由巖心驅(qū)替模塊、巖心夾持模塊、底水模擬模塊、圍壓模塊和回壓模塊、抽真空模塊、計(jì)量模塊、溫控及數(shù)據(jù)采集模塊七部分構(gòu)成。
與入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀結(jié)構(gòu)相比，只有巖心驅(qū)替模塊發(fā)生了變化，而其余模塊結(jié)構(gòu)相同，因此下面僅僅介紹一下巖心驅(qū)替模塊的構(gòu)成、功能及工作流程。
驅(qū)替模塊由甲烷驅(qū)替泵1、單向閥門2、甲烷活塞容器3、3#煤層地層水驅(qū)替泵4、3#煤層地層水活塞容器5、15#煤層地層水驅(qū)替泵6、15#煤層地層水活塞容器7、三通8、六通閥9、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器10、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器11組成，包含三個臺驅(qū)替泵、五個單向控制閥、一個六通閥、一個三通閥，三個活塞容器，兩個進(jìn)口端壓力傳感器組成，驅(qū)替模塊與巖心夾持模塊緊密相接，其主要作用在于模擬礦場雙層合采實(shí)際排水采氣時，提供巖樣飽和、流動驅(qū)替動力及模擬3#煤層、15#煤層不同的供液能力，各分層供液能力不同，儲層內(nèi)壓力梯度、流體流速、產(chǎn)氣量不同。甲烷驅(qū)替泵1、3#煤層地層水驅(qū)替泵4、15#煤層地層水驅(qū)替泵6的主要功能在于為甲烷活塞容器3、3#煤層地層水活塞容器5、15#煤層地層水活塞容器7提供動力，通過甲烷驅(qū)替泵1、3#煤層地層水驅(qū)替泵4、15#煤層地層水驅(qū)替泵6控制巖心夾持模塊進(jìn)口端壓力大?。患淄榛钊萜?、3#煤層地層水活塞容器5、15#煤層地層水活塞容器7則是模擬地下實(shí)際條件盛滿甲烷或者地層水，功能在于將泵入的流體通過活塞緩緩?fù)迫萜髦械牧黧w經(jīng)單向閥門2進(jìn)入3#煤層和15#煤層巖心夾持器12或13進(jìn)口端；六通閥9有6個接口，分別連接3#煤樣、15#煤樣、抽真空模塊及單向閥門2，作用在于通過不同閥門的開關(guān)決定流體的流向，三通8有三個接口，分別連通六通閥9、15#煤層活塞容器和15#煤層巖心夾持器，控制流體的流向；3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器10、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器11監(jiān)測不同時刻巖心進(jìn)口端壓力；驅(qū)替模塊的工作流程是:流體通過甲烷驅(qū)替泵1、3#煤層地層水驅(qū)替泵4、15#煤層地層水驅(qū)替泵6驅(qū)替泵受單向閥門2控制分別進(jìn)入甲烷活塞容器3、3#煤層地層水活塞容器5、15#煤層地層水活塞容器7，壓力傳遞使得活塞容器能夠平穩(wěn)推動流體(甲烷或地層水)經(jīng)六通閥9或三通8進(jìn)入兩個巖心夾持模塊進(jìn)口端，進(jìn)口端壓力由3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器10、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器11分別實(shí)時監(jiān)測；其特征在于可通過15#煤層地層水驅(qū)替泵6、15#煤層地層水活塞容器7、單向閥門2、三通8或3#煤層地層水驅(qū)替泵4、3#煤層地層水活塞容器5、單向閥門2、六通閥9、三通8模擬評價3#煤層、15#煤層供液能力不同兩層出口合采時，3#煤層、15#煤層巖樣滲透率、產(chǎn)氣液面高度、解吸壓力、儲層壓力梯度與排水采氣參數(shù)之間相互關(guān)系，優(yōu)化雙層合采排采方案，提高采收率。
下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例的具體使用方法對本發(fā)明中的入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
1.原煤巖制備
從井下取上來的煤塊在地面封蠟后帶回實(shí)驗(yàn)室，用煤樣切割機(jī)沿垂直于煤樣鉆取方向保持勻速緩慢切割，以保證煤樣中的原層位物性參數(shù)不變，然后在打磨機(jī)上將切割的煤樣緩慢磨成實(shí)驗(yàn)規(guī)格煤樣；
2.設(shè)備檢查
將標(biāo)準(zhǔn)的鋼制巖樣放入巖心夾持器，并將七個模塊系統(tǒng)打開，運(yùn)行I 2個小時，檢測設(shè)備各個部件的密封性、運(yùn)行情況、及傳感器的校對是否正確；
3.開啟溫控及數(shù)據(jù)采集模塊
開啟溫控箱44、數(shù)據(jù)采集板45、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)46，通過溫控箱44加熱至煤層氣地層溫度，并在實(shí)驗(yàn)過程中保持溫度不變。各類傳感器一直開啟，保證能夠及時檢測到各個部位的數(shù)據(jù)；
4.抽真空、吸附、模擬底水
①確保整個設(shè)備能夠正確運(yùn)行后，將已經(jīng)打磨好的沁水盆地3#煤層、15#煤層巖樣放入3#煤層巖樣夾持器9、15#煤層巖樣夾持器10中，然后關(guān)閉單向閥門2、雙向控制閥38，開啟六通閥6中的流向兩個巖心夾持器的閥門，打開真空閥門37，開啟真空泵36，抽真空24小時后關(guān)閉真空閥門37、真空泵36、六通閥6，然后開啟甲烷驅(qū)替泵1，并開啟此條線路上的單向閥門2、六通閥6中與3#煤層巖樣夾持器9、15#煤層巖樣夾持器10相連的閥門，將甲烷通過甲烷驅(qū)替泵I極其緩慢注入3#煤層巖樣夾持器9、15#煤層巖樣夾持器10中，注入時間為48小時，壓力必須緩慢推動甲烷活塞容器3緩緩進(jìn)入3#煤層巖樣夾持器9、15#煤層巖樣夾持器10，在此過程中將兩套巖心夾持器中的3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器7 ；15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器8、巖樣內(nèi)部監(jiān)測壓力傳感器17、數(shù)據(jù)采集板45、3#煤層圍壓壓力傳感器29、15#煤層圍壓壓力傳感器32全部打開，及時監(jiān)測并記錄巖心中圍壓、流壓的變化，而后關(guān)閉與甲烷活塞容器3連接的甲烷驅(qū)替泵1、單向閥門2 ；
②將與3#煤層巖樣底水注入泵19、3#煤層地層水活塞容器21、3#煤層底水控制六通閥23管路和15#煤層巖樣底水注入泵20、15#煤層地層水活塞容器22、15#煤層底水控制六通閥24管路打開，再以極低的速度緩緩注入兩個煤層地層水，直至巖心夾持器中的壓力與煤層氣儲層初始壓力相同時，停止注入，關(guān)閉3#煤層巖樣底水注入泵19、3#煤層地層水活塞容器21、3#煤層底水控制六通閥23管路和15#煤層巖樣底水注入泵20、15#煤層地層水活塞容器22、15#煤層底水控制六通閥24 ；
5.開啟圍壓模塊
分別開啟3#煤層圍壓泵27、3#煤層圍壓單向閥28與15#煤層圍壓泵30、15#煤層圍壓單向閥31將巖心圍壓升至地層開采時，3#煤層、15#煤層煤巖實(shí)際所受圍壓大小，然后停止；
6.開啟回壓模塊
開啟3#煤層巖樣夾持器9、15#煤層巖樣夾持器10的回壓泵33、回壓壓力傳感器34、回壓閥35，通過控制回壓壓力大小，模擬實(shí)際礦場井底流壓、模擬礦場動液面高度、模擬儲層壓差差異對雙層合采的影響；
7.開啟計(jì)量模塊
開啟雙向控制閥38、氣液自動分離器41、自動氣體質(zhì)量流量計(jì)42、電子天平43，將自巖心夾持器出口端流體的混合流體通過不同的部件分離計(jì)量，并時刻關(guān)注壓力傳感器所記錄數(shù)值的變化；
8.不同方案組合評價雙層合采排水采氣
根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康拈_啟驅(qū)替模塊、底水模擬模塊或回壓模塊調(diào)節(jié)回壓壓力值大小，分別評價儲層滲透率變化時、動液面高度變化時、各分層壓力梯度不同時、供液能力相同或不同時對雙層合采排水采氣效果的影響；
9.實(shí)驗(yàn)結(jié)束；10.計(jì)量煤粉量；11.數(shù)據(jù)分析；12撰寫實(shí)驗(yàn)報告。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，其特征在于，所述煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)包括用于煤層氣入口合注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀和入口分注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀； 所述入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀和入口分注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀分別包括: 驅(qū)替模塊，用于模擬礦場雙層合采實(shí)際排水采氣時，提供巖樣飽和、流動驅(qū)替動力及模擬3#煤層、15#煤層不同的供液能力； 巖心夾持模塊，與所述驅(qū)替模塊連接，用于采用源自3#煤層、15#煤層的真實(shí)巖樣模擬不同滲透率、不同壓力梯度、不同臨界解析壓力、不同產(chǎn)液面高度對雙層合采時排水采氣參數(shù)的影響，并模擬在既定排采方案下，各個分層壓力梯度、產(chǎn)液面、滲透率的變化情況；底水模擬模塊，與所述 巖心夾持模塊連接，用于模擬煤層氣氣井排水采氣過程中，各個煤層底部含水情況； 圍壓和回壓模塊，與所述巖心夾持模塊連接，用于模擬礦場排水采氣時儲層圍巖所受圍壓變化和礦場排水采氣時井底流壓及動液面變化情況； 抽真空模塊，與所述巖心夾持模塊連接，用于將巖心夾持模塊中巖心抽成真空使得甲烷氣體充分和巖樣充分接觸吸附并用地層水飽和模擬儲層底水環(huán)境； 計(jì)量模塊，與所述巖心夾持模塊連接，用于模擬礦場氣井分離計(jì)量裝置； 溫控及數(shù)據(jù)采集模塊，用于模擬儲層內(nèi)部實(shí)際溫度并將巖心夾持模塊進(jìn)、出口壓力、巖心不同位置壓力分布情況、各個分層不同圍壓壓力、各分層不同回壓壓力、不同分層內(nèi)流體流速、壓力梯度分布、計(jì)量系統(tǒng)得到的產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量通過傳感器及數(shù)據(jù)采集面板及時自動記錄下來。
2.如權(quán)利要求1所述的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，其特征在于，所述入口合注出口合采高溫高壓排采動態(tài)評價儀設(shè)置有一個驅(qū)替模塊，所述驅(qū)替模塊主要由甲烷驅(qū)替泵、單向閥門、甲烷活塞容器、地層水驅(qū)替泵、地層水活塞容器、六通閥、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)為: 甲烷驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接甲烷活塞容器，甲烷活塞容器經(jīng)管線與單向閥連接六通閥和3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器后與巖心夾持模塊進(jìn)口連接；地層水驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接地層水活塞容器，地層水活塞容器經(jīng)管線和單向閥連接六通閥和巖心夾持模塊相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，其特征在于，所述入口分注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀設(shè)置有兩個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)替模塊，所述驅(qū)替模塊主要由甲烷驅(qū)替泵、單向閥門、甲烷活塞容器、3#煤層地層水驅(qū)替泵、3#煤層地層水活塞容器、15#煤層地層水驅(qū)替泵、15#煤層地層水活塞容器、三通、六通閥、3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)為: 甲烷驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接甲烷活塞容器，甲烷活塞容器經(jīng)管線與單向閥連接六通閥和3#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器、15#煤層巖心進(jìn)口端壓力傳感器后分別與3#煤層、15#煤層巖心夾持模塊進(jìn)口連接；3#煤層地層水驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接3#煤層地層水活塞容器，3#煤層地層水活塞容器經(jīng)管線和單向閥連接六通閥和3#煤層巖心夾持模塊進(jìn)口端相連接；15#煤層地層水驅(qū)替泵經(jīng)管線連接單向閥門，單向閥連接15#煤層地層水活塞容器，15#煤層地層水活塞容器經(jīng)管線和單向閥連接三通后與15#煤層巖心夾持模塊進(jìn)口端相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，其特征在于，所述巖心夾持模塊還包括:3#煤層巖樣夾持器、15#煤層巖樣夾持器、鋼筒、膠套、底水進(jìn)水孔、底水水槽、進(jìn)口端雜質(zhì)濾網(wǎng)、出口端粉塵過濾器、巖樣內(nèi)部監(jiān)測壓力傳感器； 兩個巖心夾持器結(jié)構(gòu)相同，夾持器中間是一個巖心室，巖心室下端連接底水水槽，底水水槽下部有一個底水孔，底水孔連接膠套，膠套將整個巖心室包裹起來，膠套外部是鋼筒，鋼筒和膠套之間充滿液壓油；巖心室前端連接進(jìn)口端雜質(zhì)濾網(wǎng)，后端連接出口端粉塵過濾器；巖心室中間分布著巖樣內(nèi)部壓力傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，其特征在于，所述底水模擬模塊還包括:3#煤層巖樣底水注入泵、15#煤層巖樣底水注入泵、3#煤層地層水活塞容器、15#煤層地層水活塞容器、3#煤層底水控制六通閥、15#煤層底水控制六通閥、3#煤層底水壓力傳感器、15#煤層底水壓力傳感器； 3#煤層巖樣底水注入泵經(jīng)管線連接3#煤層地層水活塞容器，3#煤層地層水活塞容器連接3#煤層底水控制六通閥，3#煤層底水控制六通閥與3#煤層巖心夾持器的三個底水進(jìn)水孔、3#煤層底水壓力傳感器連接；15#煤層巖樣底水注入泵經(jīng)管線連接15#煤層地層水活塞容器，15#煤層地層水活塞容器連接15#煤層底水控制六通閥，15#煤層底水控制六通閥與15#煤層巖心夾持器的三個底水進(jìn)水孔、15#煤層底水壓力傳感器連接。
6.如權(quán)利要求1所述的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，其特征在于，所述圍壓和回壓模塊統(tǒng)稱為壓力控制系統(tǒng)，包括:3#煤層圍壓泵、3#煤層圍壓單向閥、3#煤層圍壓壓力傳感器、15#煤層圍壓泵、15#煤層圍壓單向閥、15#煤層圍壓壓力傳感器及回壓泵、回壓壓力傳感器、回壓閥； 3#煤層圍壓泵連接3#煤層圍壓單向閥，3#煤層單向閥連接3#煤層圍壓壓力傳感器后與3#煤層巖心夾持器圍壓進(jìn)口端相連接；15#煤層圍壓泵連接15#煤層圍壓單向閥，15#煤層單向閥連接15#煤層圍壓壓力傳感器后與15#煤層巖心夾持器圍壓進(jìn)口端相連接；回壓泵經(jīng)回壓壓力傳感器連接回壓閥，回壓閥與巖心夾持模塊出口端相連。
7.如權(quán)利要求1所述的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，其特征在于，所述抽真空模塊還包括:真空泵、真空閥門； 真空泵連接真空閥門，真空 閥門經(jīng)六通閥后與3#煤層巖心夾持模塊、15#煤層巖心夾持模塊相連。
8.如權(quán)利要求1所述的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)量模塊還包括:雙向控制閥、巖心出口壓力監(jiān)測傳感器、圓形濾芯、氣液自動分離器、自動氣體質(zhì)量流量計(jì)、電子天平； 雙向控制閥與圓形濾芯相連接，圓形濾芯經(jīng)回壓閥后與氣液自動分離器相連，氣液自動分離器與電子天平、自動氣體質(zhì)量流量計(jì)相連，電子天平設(shè)置于氣液分離器的下部，自動氣體質(zhì)量流量計(jì)設(shè)置于氣液自動分離器的左邊。
9.如權(quán)利要求1所述的煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)替模塊、巖心夾持模塊、底水模擬模塊設(shè)置在溫控箱內(nèi)部；所述溫控及數(shù)據(jù)采集模塊包括十六個壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集板位于溫控箱外部，連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；三個壓力傳感器分布在可視化夾持模塊進(jìn)、出口端，八個設(shè)置于可視化巖心夾持器內(nèi)部，一個壓力傳感器設(shè)置于圍壓和回壓模塊的回壓模塊中，兩個設(shè)置于圍壓和回壓模塊的圍壓模塊中，兩個 設(shè)置于底水模擬模塊中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤層氣儲層雙層合采高溫高壓排采動態(tài)評價系統(tǒng)，包括煤層氣入口合注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀和入口分注出口合采的高溫高壓排采動態(tài)評價儀；該高溫高壓排采動態(tài)評價儀由驅(qū)替模塊、巖心夾持模塊、底水模擬模塊、圍壓和回壓模塊、抽真空模塊、計(jì)量模塊、溫控及數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成。本發(fā)明提供的兩套實(shí)驗(yàn)設(shè)備專門評價煤層氣雙層合采的可行性、合理性、科學(xué)性與效用性，模擬評價各自儲層內(nèi)臨界解吸壓力、儲層壓差、供液變化、滲透率差異、產(chǎn)氣動液面差異對雙層合采條件下排采參數(shù)的影響，模擬評價雙層合采時對以上參數(shù)的影響，進(jìn)而優(yōu)化雙層合采排采方案，提升直井單井產(chǎn)量，提高采收率，促進(jìn)煤層氣快速、高效、安全開發(fā)。
文檔編號G01D21/00GK103148888SQ201310055310
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者彭小龍, 王銘偉, 杜志敏, 賈春生, 莫非, 劉勇, 譚聰, 朱蘇陽 申請人:西南石油大學(xué)