[发明专利]一种煤储层中气液两相渗流贾敏效应模拟试验系统

说明书

技术领域

本发明属于煤层气地面开采模拟试验系统，特别涉及一种煤储层中气液两相渗流贾敏效应模拟试验系统。

背景技术

我国煤层气资源丰富，预测埋深2000m以浅煤层气地质资源量达36.8×10¹²m³，与常规天然气资源量相当。煤层气规模化开发能够缓解我国常规油气能源短缺形势，降低煤矿瓦斯事故发生几率，减少煤矿生产中温室气体排放量，可产生显著的经济、环境、安全及社会效益。

煤层气井排采过程中，气泡、液珠在煤储层孔隙喉道或裂隙变窄处遇阻。欲通过，则需克服珠泡变形所带来的阻力，这种阻力称为贾敏效应。受复杂地质背景及较高煤变质程度的共同影响，我国煤储层普遍具有孔隙度低、渗透性差的特点。对于低孔、低渗的煤储层而言，由于其孔隙喉道狭小，显微裂隙发育不规则，因此更容易产生严重的贾敏效应。此外，随着排采过程中吸附气大量解吸及运移，煤储层中含水、含气饱和度突变，形成不稳定的气液两相渗流，贾敏效应的影响将更为突出。此时，液相渗流的启动压力梯度增大，液相渗透率亦快速下降，地层水及压裂液难以排出，压降漏斗扩展困难，成为导致煤层气井难以高产、稳产的重要原因。因此，开展煤储层中气液两相渗流贾敏效应模拟，合理评价煤储层中气液两相渗流贾敏效应的强弱，提出减弱贾敏效应的工程施工及排采控制措施，对于促进煤层气地面开发具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤储层中气液两相渗流条件下贾敏效应的模拟试验系统，解决现有技术中存在的低孔、低渗煤储层贾敏效应强且难以定量评价，排采过程中煤储层易受伤害，煤层气井难以长期高产、稳产的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：模拟试验系统包括第一注气装置、第二注液装置、模拟渗流装置、回压装置、气液计量装置和抽空饱水装置；

第一注气装置，与模拟渗流装置输入端相连，用于提供压力可控、流速稳定的气体注入条件；

第二注液装置，与模拟渗流装置输入端相连，用于提供压力可控、流速稳定的地层水、钻井液、返排液注入条件；

模拟渗流装置，输入端与第一注气装置、第二注液装置相连，输出端与回压装置中第一回压阀、第二回压阀相连，用于模拟煤储层中气液两相渗流条件下贾敏效应的产生及强度变化过程；环压泵为煤心夹持器中煤心样品提供可控环压，模拟煤样所处的埋深-地应力条件；

回压装置，与模拟渗流装置输出端相连，用于控制模拟渗流装置输出端压力；

气液计量装置，分别与回压装置中第一回压阀、第二回压阀后端相连，计量气液两相渗流管路中气体、液体的流量及流速；

抽空饱水装置，与模拟渗流装置输入端相连，用于抽空模拟试验系统管路中的气体或液体，使模拟试验前管路达到饱水或饱气状态；

所述的第一注气装置包括依次连接的气体钢瓶、一号阀门、第一压力表、增压泵1-4、高压储气罐、调压阀、定值器、一号二阀组、二号阀门；第二压力表与高压储气罐相连，指示高压储气罐内压力值；第一压力变送器与一号二阀组1-9相连接，显示第一注气装置输出端压力值；气体钢瓶中储存氮气，氮气经增压泵压缩后最高压力可达20MPa，经调压阀、定值器后使第一注气装置连续、稳定输出驱动压力。

所述的第二注液装置包括依次连接的储水容器、恒速恒压泵、三号阀门、五号阀门、六号阀门、七号阀门、第一活塞容器、第二活塞容器、第三活塞容器、二号二阀组、三号二阀组、四号二阀组、八号阀门、五号二阀组、九号阀门；四号阀门连接至三号阀门后端并形成回路，可泄除活塞容器前端管路压力；第二压力变送器与五号二阀组相连接，显示第二注液装置输出端压力值；第一活塞容器、第二活塞容器、第三活塞容器及其前端五号阀门、六号阀门、七号阀门、后端二号二阀组、三号二阀组、四号二阀组相并联；3个活塞容器中分别盛装地层水、钻井液、返排液作为第二注液装置的注入液，模拟煤储层中不同类型液体的流动过程；恒速恒压泵为正向、反向注液提供动力源，最高工作压力达40MPa，流速0.0001-10ml/min；第一活塞容器、第二活塞容器、第三活塞容器作为注入液和驱动液的隔离和压力传输元件，为不锈钢材质，单个体积为2500mL。