[发明专利]煤层气直井单相流阶段合理排采速度模拟装置

权利要求书

1.煤层气直井单相流阶段合理排采速度模拟装置，其特征在于：包括煤样夹持系统、用于提供煤样在轴向及侧向上的压力的地层压力模拟系统、用于模拟煤层中液体状态的供液系统、用于模拟排采过程中的压降及对产液量进行测试的排采控制模拟系统、用于模拟流体在煤层中的压力传播的流体压力传播模拟系统和用于采集分析数据和控制阀门的信息采集分析与控制系统，煤样夹持系统与地层压力模拟系统、供液系统、排采控制模拟系统和流体压力传播模拟系统之间分别通过管路连接，地层压力模拟系统、供液系统、排采控制模拟系统和流体压力传播模拟系统分别通过数据线和信息采集分析与控制系统连接；

煤样夹持系统包括固定箱体和若干个互相串联连接的煤样罐，固定箱体的前侧壁上沿左右水平方向向内凸出设置有前支撑台，固定箱体的后侧壁上沿左右水平方向向内凸出设置有后支撑台，前支撑台和后支撑台上均沿左右水平方向设有开口朝向内侧的燕尾槽；

各个煤样罐均沿左右水平方向安装在固定箱体的内部，煤样罐的内部设有用于夹持煤样的夹持槽，夹持槽的上端、左端和右端均为敞口，夹持槽内密封设置有上环形加压块和固定在腔体底部的下环形加压块，煤样夹持在上环形加压块和下环形加压块之间，煤样罐的前后两侧壁均向外凸出设置有与燕尾槽匹配的燕尾台，燕尾台滑动连接在燕尾槽内，相邻两个煤样罐之间设置有第一固定插销组件，煤样罐的端部四角处分别设置一组第一固定插销组件，第一固定插销组件包括互相匹配的插销杆和插销筒，插销杆和插销筒均沿左右水平方向设置，插销杆的左端固定连接在煤样罐的右侧壁上，插销筒的右端沿左右水平方向固定连接在相邻煤样罐的左侧壁上，插销杆的右侧部滑动连接在插销筒内；

煤样罐设置有三个，从左至右依次为一号煤样罐、二号煤样罐和三号煤样罐；

地层压力模拟系统包括液压油箱、油压泵、分流器、轴压加载装置和围压加载装置，液压油箱、油压泵和分流器依次通过管路连接；

轴压加载装置包括从左至右依次设置的轴压加载缸、轴压加载垫块、轴压传递垫块和支撑垫块，轴压加载缸沿左右水平方向设置且固定在固定箱体左侧内壁上，轴压加载缸的加压活塞右端与轴压加载垫块的左端固定连接，轴压加载垫块的右端固定连接有加压密封盖，加压密封盖的右侧与一号煤样罐中夹持的煤样左端部抵接，轴压加载垫块与一号煤样罐之间设置有第二固定插销组件，轴压传递垫块设有两个且分别设置在相邻两个煤样罐之间，轴压传递垫块的左端固定连接有右密封盖，轴压传递垫块的右端固定连接有左密封盖，右密封盖的左侧和左密封盖的右侧分别与相邻两个煤样罐中所夹持的煤样端部抵接，支撑垫块的左端固定连接有支撑密封盖，支撑密封盖的左侧与三号煤样罐中夹持的煤样右端部抵接，支撑垫块的右端固定连接在固定箱体的右侧壁上，支撑垫块与三号煤样罐之间设置有第三固定插销组件；分流器通过轴压加载管路与轴压加载缸连接，轴压加载管路上串联有轴压控制阀门和轴压压力计；第二固定插销组件的结构和第三固定插销组件的结构均与第一固定插销组件的结构相同；

围压加载装置包括三个并联连接的围压加载缸，每个围压加载缸分别与一个煤样罐对应连接，各个围压加载缸均固定在固定箱体的上侧壁上，围压加载缸的加压活塞下端与上环形加压块的顶部固定连接，分流器通过围压加载管路与并联后的各个围压加载缸连接，围压加载管路上串联有围压控制阀门和围压压力计；

供液系统包括真空泵、供液罐、液体增压泵和供液主管路，真空泵设置在固定箱体的外部，真空泵与三号煤样罐的夹持槽之间通过抽真空管路连通，抽真空管路上设置有真空管路阀门，抽真空管路与供液主管路之间连通有第一注液管路，供液罐、液体增压泵和供液主管路沿液体流动方向依次连通，供液主管路的干路上沿液体流动方向依次设置有一号液体阀门、一号液体流量计和一号液体压力计，三号煤样罐与二号煤样罐之间设置有第二注液管路，二号煤样罐与一号煤样罐之间设置有第三注液管路，第二注液管路和第三注液管路的入口端分别与供液主管路连接，第二注液管路上设置有二号液体阀门，第三注液管路上设置有三号液体阀门；

流体压力传播模拟系统包括结构相同的第一进出液结构和第二进出液结构，第一进出液结构设置在三号煤样罐和二号煤样罐之间，第二进出液结构设置在二号煤样罐和一号煤样罐之间，第一进出液结构和第二进出液结构均包括一个进液管和出液管，进液管的左端连通在煤样罐的夹持槽的右侧，出液管的右端连通在相邻煤样罐的夹持槽的左侧，第一进出液结构中的进液管右端和出液管左端与第二注液管路的出口端通过一号三通连接，第二进出液结构中的进液管右端和出液管左端与第三注液管路的出口端通过二号三通连接，进液管上从右往左依次设置有入口阀门和入口水压计，出液管上从右往左依次设置有出口水压计和出口阀门；

排采控制模拟系统包括容积箱、注气管路、气体微排管路和产液计量管路，注气管路和气体微排管路的一端分别与容积箱连通，注气管路和气体微排管路的自由端分别与外部大气连通，产液计量管路的两端分别与容积箱和一号煤样罐的夹持槽的左侧连通，注气管路上串联有气体增压泵和容积箱进气阀门，气体微排管路上串联有精密放气阀、精密气体流量计和排气气压计，产液计量管路上串联有高压密封量筒和四号液体阀门，高压密封量筒为耐高压材质制成的圆筒结构，高压密封量筒的外壁上设置有刻度，容积箱上设置有用于监测容积箱中温度的温度传感器；

产液计量管路与供液主管路之间通过连接管连通，连接管上设置有五号液体阀门、一号气压计和二号液体流量计。

2.根据权利要求1所述的煤层气直井单相流阶段合理排采速度模拟装置，其特征在于：信息采集分析与控制系统包括用于进行加压控制的第一计算机和用于分析计算及控制放气量的第二计算机，第一计算机分别与地层压力模拟系统中的油压泵、轴压控制阀门、轴压压力计、围压控制阀门和围压压力计通过数据线连接，第二计算机分别与供液系统中的真空泵、液体增压泵、一号液体阀门、一号液体流量计、一号液体压力计、二号液体阀门和三号液体阀门，流体压力传播模拟系统中的入口阀门、入口水压计、出口水压计和出口阀门，以及排采控制模拟系统中的气体增压泵、容积箱进气阀门、精密放气阀、精密气体流量计、排气气压计、四号液体阀门、五号液体阀门、温度传感器、二号液体流量计和一号气压计通过数据线连接。