[发明专利]煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞动态评价仪

说明书

技术领域

本发明属于煤层气勘探与开采行业，尤其涉及一种煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞动态评价仪。

背景技术

目前煤层气井大多采用水平技术、水力压裂改造技术和多元气体驱替技术提高气井单井产量。但我国大部分煤层地质构造复杂，构造煤发育，煤质具有较脆、胶结性差、易碎和易坍塌等特点，开采过程中存在严重的产出煤粉现象。煤粉在煤层中的运移可沉降堵塞渗流通道，使得煤层气井递减速度加快，甚至停产；煤粉运移至井筒后或在井底堆积，或进入排采管路，最终导致卡泵、埋泵等现象的发生，严重影响煤层气开发进程，降低煤层气开采效益，因此合理控制和管理煤粉产出已经成为煤层气井高产稳产的关键。

在煤层气井产出煤粉研究方面：首先，国内外学者对煤粉的来源存在很大争议。部分学者认为煤粉来源于钻井过程中产生的岩屑及钻头钻进对围岩所造成的破坏；部分学者认为煤粉是储层形成过程中受构造地质力作用而自身赋存在储层中的；还有的学者认为煤粉是由于增产措施(水力压裂)对岩石的破坏而形成的，因此，煤粉来源存在很大争议；其次，煤粉运移通道、位置尚不清楚。有学者认为煤粉可以在整个储层内部运移，只要是压力降波动到的地方，都可以使得煤粉运移；有学者认为煤粉运移仅仅能在裂缝运移，而且只存在于近井地带；其三，针对煤粉运移影响因素，国内外没做实验过研究；其四，煤粉运动过程中是如何沉降和堵塞的？沉降、堵塞后对生产造成什么影响？国内外学者也没做过研究。

目前国内外缺乏一套专门模拟矿场近井条件下观察、评价煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞等运动规律的实验设备，能够用来分析、观察煤层气井煤粉来源，煤粉运移通道，定量评价煤粉沉降、堵塞对储层渗透率及生产的影响，并确立排水采气参数与产出煤粉之间的关系，为减少煤粉产出，降低设备磨损率，优化排采制度提供实验基础。

该设备可对煤粉的来源、影响煤粉运移的因素、煤粉与排采制度之间的关系、煤粉运移的通道、影响煤粉运动的因素与后果、单相、两相渗流时煤粉运动行行为、产出煤粉和气井产量之间的关系做出定量评价，可以观察煤粉在岩心中的运动规律，可探索煤粉运移条件下的最优排采制度，获取最大资源利用率。

发明内容

本发明的目的在于利用一种煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞动态评价仪，旨在解决目前国内外缺乏一套专门模拟矿场近井条件下观察、评价煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞等运动规律实验设备的问题。

本发明的目的在于提供一种煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞动态评价仪，所述动态评价仪包括：

岩心驱替模块，用于模拟矿场排水采气单相、双相流动时提供驱替动力；

抽真空模块，与所述岩心驱替、岩心可视化夹持模块连接，用于将可视化夹持模块中岩样抽成真空使得甲烷气体充分和岩样充分接触吸附并用煤层地层水饱和模拟储层水环境；

可视化岩心夹持模块，与所述岩心驱替模块、计量模块、围压模块、回压模块、抽真空模块、底水模拟模块、显微数码影像模块、计量模块相连接，用于通过采用源自煤层的真实岩样模拟不同渗透率、不同孔隙结构下煤粉的产生、运移、沉降、堵塞行为与岩心内部压力梯度、解析压力、生产压差、流速之间的关系；

底水模拟模块，与所述可视化岩心夹持模块连接，用于模拟煤层气气井排水采气过程中，煤层储层底部含水情况；

围压模拟模块，与所述可视化岩心夹持器模块连接，用于模拟矿场排水采气时储层围岩所受围压变化情况，围岩所受围压情况决定了岩石中孔隙结构变形情况，孔隙结构变形与煤层产气、产水、产煤粉关系密切，流压和围压共同决定了煤粉运移情况；

回压模块，与所述可视化岩心夹持模块连接，回压模块与岩心驱替模块共同模拟矿场排水采气时井底流压及动液面变化情况，回压模块模拟气井生产时井底流压大小，井底流压的大小与产气、产水、产煤粉关系密切，通过控制井底流压也可模拟排水采气时气井内动液面的变化对排水采气的影响；

计量模块，与所述可视化岩心夹持器模块连接，用于将自可视化岩心夹持器模块所产生的气、液、固三相流体通过特定的方式逐步分离，并自动计量气、液的产量，主要模拟矿场气井分离计量装置；

显微数码影像分模块，与所述可视化岩心夹持器模块连接，用于拍摄岩样表面照片或对煤粉运移行为进行录像，记录煤粉产生位置、运移通道及运移后果；