[发明专利]煤储层裂隙气、水导流能力动态变化模拟测试装置

说明书

技术领域

本发明属于煤层气安全生产技术领域，尤其涉及一种煤储层裂隙气、水导流能力动态变化模拟测试装置。

背景技术

煤层气主要以吸附状态赋存在煤储层中，目前，地面煤层气主要是通过抽排煤储层中的水使煤储层的压力降低，煤层气解吸产出。煤储层裂隙的大小、长度、不同长度、宽度的裂隙组合、煤层中水的流动距离、流动过程路径的选择等的差异性，都将影响着煤层气井排采时产出水的多少，而产出水的多少一定程度上又会影响煤层气井产气范围内压力的降低幅度，最终影响了煤层气井的产气量。

煤储层是处于三维空间中的，水的产出，使煤储层中裂隙、煤基质所受的力增加，会引起煤储层裂隙的部分闭合，部分闭合的裂隙，导致煤储层裂隙导流能力发生变化。裂隙导流能力的变化，将影响着后续排采时煤层气井的产水量，最终影响了煤层气井的产气量。

煤层气井排采时，一般经历着饱和水单相流阶段、非饱和水单相流阶段、气水两相流阶段等三个阶段。排采时，相态的变化导致影响煤层气井产气量的主要控因素的变化。当煤层气井的排采从仅排水到气、水同时排采时，气和水共享着煤储层裂隙通道，气产出量的多少、水流出的多少等的不同都将导致煤储层裂隙闭合程度的不同，这些也会影响煤层气井的产气量。

综上可见，煤储层本身裂隙组合的复杂性、排采过程中水流动路径选择的多样性、气水耦合作用对裂隙影响的多变性，排采时水、气来源的差异性，都将引起煤层气井排采时裂隙导流能力的变化，最终影响了煤层气井的产气量。查明这些条件对煤层气井的影响是优化煤层气储层改造工艺技术、排采控制工作制度制定的基础。但目前，还没有一种比较成熟的装置能对不同情况下排采过程中裂隙导流能力的变化进行动态监测。因此，亟需一种设备能对上述不同情况进行模拟，最终查明不同裂隙发育程度、不同产水、产气等情况下煤储层裂隙导流能力的变化及对煤层气井产气量的影响，以期为煤层气井储层改造工艺优化、排采工作制度制定提供理论依据。

发明内容

本发明要解决的为了解决现有技术存在的不足和缺陷，提供一种煤储层裂隙气、水导流能力动态变化模拟测试装置，该装置可真实模拟出煤层气排采过程中裂隙的变化导致的产水、产气的差异，以期为煤层气井储层改造工艺优化、排采工作制度制定提供理论依据。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：煤储层裂隙气、水导流能力动态变化模拟测试装置，包括煤储层水、气供给系统，煤储层裂隙模拟系统，水、气分离测量系统和数据监测采集系统；煤储层水、气供给系统的出口与煤储层裂隙模拟系统的进口连接，煤储层裂隙模拟系统的出口与水、气分离测量系统连接；煤储层水、气供给系统，煤储层裂隙模拟系统，水、气分离测量系统分别与数据监测采集系统通过数据线24连接。

所述煤储层水、气供给系统包括甲烷高压气瓶1、水箱2、第一水管21、第一气管22、气水混合器7和均流器8，甲烷高压气瓶1的出气口通过第一气管22与气水混合器7的进口连接，水箱2的出水口通过第一水管21与气水混合器7的进口连接，第一水管21上沿水流方向依次设有第一阀门3a、注入泵4和第一流量传感计6a，第一气管22上沿气流方向依次设有第二阀门3b、第一空气压缩机5a和第二流量传感计6b，气水混合器7通过第一气水管23伸入到均流器8内，气水混合器7的进口处设有第五阀门3e，第一气水管23上设有第六阀门3f，第一气水管23的出口设有喷嘴9，气水混合器7上设有第一压力传感计10a，均流器8上设有第二压力传感计10b，第一阀门3a、第二阀门3b、第五阀门3e、第一流量传感计6a、第二流量传感计6b、第一压力传感计10a和第二压力传感计10b分别通过所述数据线24与数据监测采集系统连接。

所述第一水管21在第一流量传感计6a的出口处通过第二水管25与第一气水管23连接，第二水管25上设有第三阀门3c，第一气管22在第二流量传感计6b的出口处通过第二气管26与第一气水管23连接，第二气管26上设有第四阀门3d。

所述煤储层裂隙模拟系统包括第二气水管27、底座14、支杆12、夹持机构15、固定机构13、裂隙管模具11和为裂隙管模具11外部提供围压的围压机构，第二气水管27两端分别与均流器8的出口和裂隙管模具11的进口连接，第二气水管27上设有第七阀门3g和第三压力传感计10c，支杆12垂直设在底座14上，裂隙管模具11通过夹持机构15设在支杆12上、固定机构13将相邻两个底座14固定连接为一体，第七阀门3g和第三压力传感计10c分别通过所述数据线24与数据监测采集系统连接。