[发明专利]一种氮气致裂煤层能量变化及渗透率测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于煤层能量变化及渗透率测试技术领域，具体涉及一种氮气致裂煤层能量变化及渗透率测试方法及装置。

背景技术

我国有着丰富的煤层气资源，据最新统计其量为36.81万亿m³，居世界第三位。合理地开发利用这些丰富的煤层气资源一方面可以有效防止煤与瓦斯突出，另一方面可以作为能源加以利用，同时也可以减少温室气体的排放，是一举三得的事情。

我国地面煤层气经过了30余年的勘探开发，2013年的全国地面煤层气产量只有30亿m³，井下抽采量126亿m³，丰富的资源量与实际抽采量之间形成了巨大的反差。究其原因，主要在于我国煤层大多经历了多期构造运动作用，煤体被破坏的相对比较严重，现主要以低渗、低压煤储层为主。储层渗透率低，煤层气运移时阻力大，运移困难；压力低意味着能量低，煤层气从吸附状态转变成游离态困难，产出率低。

因此，如何增加煤储层的能量或提高煤储层裂隙的导流能力是提高煤层气井产气的关键。目前，针对低渗储层，采取了活性水压裂技术，取得了一定的效果，但当储层能量比较低时，改造效果不太好。

研究发现通过向煤层中注氮气同时配合活性水压裂，不仅能够提高储层能量，而且还能提高储层渗透性，应用前景广阔。

现有技术中有通过分别产生内生裂隙以及外生裂隙的方法来测试渗透率的变化，其中通过气水结合的方式进行生成外生裂隙，无法对单一气体的作用进行测试，且其仅能对单一煤样进行测试，当需要对多个煤样进行测试对比时，需要取出上一煤样再次测试。

但针对什么裂隙发育、压力大小的煤储层，注入氮气后能使储层能量增加多少，煤层的导流能力增加多少，目前却不能给出确定的回答。

为了实现针对不同储层的注氮气压裂参数最优化，迫切需要一种试验模拟装置能对氮气致裂煤储层能量变化以及渗透率进行测试，以便更好的指导注氮气压裂施工设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮气致裂煤层能量变化及渗透率测试方法及装置，能够有效测试出注入氮气后不同煤层的能量以及渗透率变化，可以对多个煤样进行组合性测试。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种氮气致裂煤层能量变化及渗透率测试装置，包括储层环境模拟系统、动力致裂系统及数据显示系统，还包括测试系统，所述测试系统包括自上而下依次设置的固定式煤样罐、上可活动煤样罐及下可活动煤样罐；

固定式煤样罐底部自上而下设置有均为圆柱状的且通过连接转轴连接的上层隔板、中层隔板及下层隔板，3层隔板上均设置有气孔，上层隔板及下层隔板上的气孔相互贯通，上层隔板及下层隔板均与固定式煤样罐固定连接；中层隔板相对连接转轴转动设置，中层隔板上固定连接有转动把手；下层隔板的底部设置有压力传感器及侧壁上设置有螺纹的螺纹槽；

上可活动式煤样罐底部自上而下设置有均为圆柱状的且通过连接转轴连接的上层隔板、中层隔板及下层隔板，3层隔板上均设置有气孔，上层隔板及下层隔板上的气孔相互贯通，上层隔板及下层隔板均与上可活动式煤样罐固定连接；中层隔板相对连接转轴转动设置，中层隔板上固定连接有转动把手；下层隔板的底部设置有压力传感器及侧壁上设置有螺纹的螺纹槽；上可活动式煤样罐的上部设置有套设于其内部且相对于上可活动式煤样罐滑动设置的活动套筒；活动套筒的侧壁上配合固定式煤样罐底部的螺纹槽内的螺纹设置有对接螺纹；

下可活动式煤样罐的上部设置有套设于其内部且相对于下可活动式煤样罐滑动设置的活动套筒；活动套筒的侧壁上配合上可活动式煤样罐底部的螺纹槽内的螺纹设置有对接螺纹；下可活动式煤样罐的底部设置有与下可其固定连接单层隔板；

储层环境模拟系统包括轴向应力加载系统和围压加载系统；

轴向应力加载系统包括连接有轴向加压连杆且位于固定式煤样罐上方的轴向加载机，竖直设置的轴向加压连杆的端部配合固定式煤样罐设置，且其上设置有压力传感器；