[实用新型]煤层气洞穴完井评价实验装置

说明书

技术领域

本实用新型是关于一种完井模拟实验系统，尤其涉及一种煤层气洞穴完井评价实验装置。 

背景技术

1986年Meridian石油公司开始在美国圣胡安盆地使用裸眼洞穴完井技术，使目标煤层坍塌以扩大井眼形成洞穴，洞穴完井后煤层气井的煤层气产量是射孔完井后水力压裂的3-20倍，且成本低于大型水力压裂，到目前为止，圣胡安盆地已有4000多口煤层气井，其中1/3为洞穴完井，洞穴完井累计产气量占整个盆地产气量的76％。 

与美国的煤层气洞穴完井相比，由于受到设备和认识上的原因，我国的煤层气洞穴完井还没有真正实现井底压力激动或煤层内部的应力波动，洞穴远端的微裂纹根本没有受到周期性的张性和剪切力作用影响，所以最终效果都不理想。因此需要在煤层气洞穴完井增产机理及造洞穴技术等方面进行深入研究，以形成我国自主知识产权的煤层气洞穴完井理论和技术。 

煤层气井现场洞穴完井，是煤层气井动态注入/排放造洞穴工艺，以43.5-56.6立方米/分钟的排量，在1-6个小时内，将空气或者空气与水的混合物注入煤层气井井筒，使井口压力达到10Mpa，然后突然打开地面液动阀，快速卸载井筒内部压力，激发井筒壁面煤层发生坍塌以扩大井眼，重复注入憋压与排出卸压过程，直到井筒内产生一稳定洞穴，成功后的洞穴完井加大了煤层的暴露面积，增大了地层导流能力，高压流体的注入和卸压过程中，产生了的张性裂缝和诱导剪切裂缝，能有效的连通井筒和未伤 害的储层，产生多个方向的自支撑裂缝，贯通了储层中以前没有连通的裂缝，从而大大提高了井眼周围储层的渗透率，达到增产的目的。 

但是，由于进行煤层气洞穴完井现场试验的费用投资巨大，耗时长，风险成本高，不具有快速、多次、多地层实验的能力，相关实验数据测量和采集非常困难，并且即使洞穴完井成功，其增产机理也很难解释和分析，因此，我国对煤层气洞穴完井的增产机理及工艺流程研究非常少。 

本发明人针对现有技术的缺陷，提出一种煤层气洞穴完井评价实验装置，由此有效的模拟洞穴完井过程，从而得出洞穴完井的增产机理。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种煤层气洞穴完井评价实验装置，用以模拟洞穴完井过程，从而得出洞穴完井的增产机理。 

本实用新型的目的是这样实现的，一种煤层气洞穴完井评价实验装置，所述评价实验装置由方形煤岩模型及其夹持系统、三轴伺服加载系统、气液加压注入系统、收集计量系统和监控处理系统构成；该方形煤岩模型及其夹持系统设置在一框架内，该方形煤岩模型及其夹持系统包括一正方体煤岩模型，该煤岩模型底面设有一向上延伸的模拟井筒，煤岩模型顶面设有多个向下延伸的测压孔，煤岩模型外侧设有密封胶套，在胶套外侧且对应煤岩模型的六个侧面上固定设有压板，在所述上、下侧压板以及胶套上与模拟井筒和测压孔对应的位置分别设有透孔，各测压孔内设有带压力传感器的测压管；所述三轴伺服加载系统包括三个伺服加压油缸，该三个油缸设置在煤岩模型外侧的空间三个方向上并向煤岩模型施加压力；气液加压注入系统包括密封设置在下侧压板上并与模拟井筒导通的连通器，该连通器上部设有进气管、进水管和带压力传感器的测压管，连通器下部设有一电动球阀，该电动球阀下端连接有一卸压管，该卸压管底端对应设有一煤粉收集水槽。 

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述煤岩模型顶面设有四个测压孔。 

在本实用新型的一较佳实施方式中，各加压油缸的进口方向分别安装一伺服阀，用来精确控制阀门的开关和进油量。 

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述各伺服加压油缸上设有力传感器和位移传感器，各伺服加压油缸连接有控制其动作的全数字控制器。 

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述进气管通过第一通道与第一水压和气压加压缸连接，所述进水管通过第二通道与第二水压和气压加压缸连接，该两个加压缸由一伺服电机驱动，该第一水压和气压加压缸通过第一选择开关与储气瓶和储液罐连通，该第二水压和气压加压缸通过第二选择开关与储气瓶和储液罐连通；所述第一通道上设有单向导通进气管的第一单向阀，所述第二通道上设有单向导通进水管的第二单向阀。 

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述正方体煤岩模型是在原煤上切割形成；正方体煤岩模型的尺寸为300mm×300mm×300mm；所述模拟井筒直径为30mm，深度为200mm；所述各测压孔的直径为6mm，钻进深度为160mm。 

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述模拟井筒位于煤岩模型底面的中心位置并向上垂直延伸设置，所述各测压孔对应设置在模拟井筒的周围。