[实用新型]煤储层支撑裂缝中固液气运移规律实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及模拟实验装置，特别涉及一种煤储层支撑裂缝中固液气运 移规律实验装置。

背景技术

煤层气是一种非常规天然气资源，煤层气储层与常规天然气储层不同，它 是自生自储气藏，具有低渗、低压、低饱和的特点，煤层气井需要经过压裂才 能获得有效开发。煤是一种抗压和抗拉强度较低的脆弱介质，弹性模量小，泊 松比高，硬度低，在煤层气井压裂过程中，易产生大量固体煤粉。固体煤粉进 入支撑裂缝与支撑剂混合，压裂施工后大量煤粉会滞留在支撑裂缝中，堵塞支 撑剂间孔隙，伤害支撑裂缝的导流能力，影响煤层气井产能。在煤层气井排采 过程中，少量煤粉会随流体介质的流动而运移，从而有煤粉的产出。煤粉产出 易造成卡泵、埋泵、缩短检泵周期，影响煤层气井的正常生产。煤层气排采过 程中的固体煤粉问题是煤层气井遇到的核心问题之一，沁水盆地南部及鄂尔多 斯盆地东缘众多煤层气井排采实践表明，在煤层气井排采各阶段均存在煤粉产 出现象，且煤粉粒度随排采生产的进行具有逐渐变小的规律。煤层气井压裂后 先排水降压，气体甲烷从煤中解吸，经过扩散渗流到支撑裂缝的高速通道中， 最后流向井底排采至地面，这个过程涉及到液体水、气体甲烷以及固体煤粉的 运移和产出，固体、液体及气体之间存在一定的耦合关系，准确掌握其在支撑 裂缝中的运移产出规律对煤层气井的高效生产具有重大指导意义。

目前，一些科研院校开发了煤储层裂缝或井筒中煤粉的运移沉积规律物理 模拟实验装置，如中国专利公开号为CN203081424U，它公开了一种裂缝内煤 粉运移规律可视化实验装置，该装置可以模拟裂缝宽度的变化，实现了缝流条 件下固体煤粉运移的可视化模拟，该装置无法模拟上覆岩层压力条件下裂缝内 煤粉的运移情况。中国专利公开号为CN203035186U和CN203117074U分别公 开了井筒和管道中固体煤粉及液体水的运移沉降实验装置，这些实验装置主要 是用于研究井筒、管道中固液混合物的运移规律。现今几乎没有用于研究煤储 层压裂支撑裂缝中固体煤粉、液体水及气体甲烷多相流动规律的物理模拟实验 装置。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种煤储层支撑裂缝 中固液气运移规律实验装置，其可以模拟煤层气井不同的排采制度和上覆岩层 压力条件下压裂支撑裂缝中固体煤粉、液体水及煤层气的运移产出情况。所述 技术方案如下：

本实用新型提供了一种煤储层支撑裂缝中固液气运移规律实验装置，其包 括：

夹持器主体、第一煤岩板、第二煤岩板、注入泵、收集计量系统以及压力 加载装置；

夹持器主体设有空腔；第一煤岩板和第二煤岩板布置在空腔内，且在空腔 内围成可容纳煤粉和支撑剂的空间；

夹持器主体两端设有连通空间的注入孔和产出孔，注入孔和产出孔中均设 有滤网，滤网的网孔尺寸大于煤粉的尺寸而小于支撑剂的尺寸；

注入孔与注入泵连接，产出孔与收集计量系统连接，压力加载装置与第一 煤岩板连接。

通过夹持器主体、第一煤岩板、第二煤岩板为煤粉和支撑剂提供容纳空间， 并对其加载轴压用来模拟上覆岩层压力条件下压裂支撑裂缝的环境，再通过注 入泵采用单相或多相将固体煤粉、液体水及气体甲烷高压注入容纳煤粉和支撑 剂的空间来模拟空间内固液气的运移，并通过收集计量系统收集、分析数据。

另外，本实用新型提供的一种煤储层支撑裂缝中固液气运移规律实验装置 还具有如下附加技术特征。

进一步地，夹持器主体在靠近注入孔的位置设有至少一个压力传感器，以 及夹持器主体在靠近产出孔的位置设有至少一个压力传感器。

进一步地，其还包括封堵空腔的第一活塞和第二活塞，第一活塞一端与第 一煤岩板连接，另一端与压力加载装置连接，第二活塞的一端与第二煤岩板连 接。

进一步地，第一活塞与第一煤岩板之间铺设有第一钢板，以及

第二活塞与第二煤岩板之间铺设有第二钢板。

进一步地，第一活塞与第一钢板之间铺设有第一密封橡胶圈，以及

第二活塞与第二煤岩板之间铺设有第二密封橡胶圈。

进一步地，第一活塞与第二活塞的边缘均设有凸缘，第二活塞的凸缘与夹 持器主体贴合；

在压力加载装置的加载下，第一活塞的凸缘与夹持器主体保持间距，或者 第一活塞的凸缘与夹持器主体贴合。