[发明专利]原位多功能高温高压驱替与排采模拟试验系统和试验方法

说明书

本发明公开了一种原位多功能高温高压驱替与排采模拟试验系统和试验方法，包括试验装置和驱替与排采系统，试验装置包括能够对煤岩样品产生轴向压力的上轴压加载单元和下轴压加载单元，还包括能够对煤岩样品产生围压的围压端盖、围压活塞和围压压头，通过对轴压和围压可以模拟地质中的受压环境，在试验时通过电极板组对煤岩样品进行加热以模拟地质中的高温环境，通过注入一定温度、压力的气体或水实现驱替与压裂排采试验，同时通过驱替与排采系统可以对驱替过程中的混合气体进行采集并在线分析与监测。该试验装置可以实现三轴应力作用下的高温驱替与排采试验，试验精确度高，结构合理，安全系数高。

技术领域

本发明涉及煤岩试验领域，尤其涉及一种原位多功能高温高压驱替与排采模拟试验系统和试验方法。

背景技术

我国含煤区先后经过了多期构造运动改造，地质条件复杂，构造煤发育。由于构造活动强烈，导致煤储层中甲烷大量逸散，煤层中含气饱和度降低；煤储层原生孔裂隙系统被破坏，构造应力成为影响渗透率的关键因素，煤层在被重新埋藏到地下以后，地应力增大使得渗透率急剧下降。“低含气饱和度、低渗透率、低储层压”的“三低”特性是我国煤储层的普遍特征。为改善我国煤储层的渗透性能，提高导流能力目前较为普遍采用的两种增加煤层气采收率的方法为二氧化碳驱替与水力压裂排采，驱替与排采试验可以对煤层气的勘探开发具有十分重要的指导意义。

现有技术中，公开号为CN106093345A的中国发明专利公开了一种模拟CO₂驱替置换页岩气动态过程的方法，该方法中仅能对粉末页岩样品单独加载轴压以模拟地层条件下页岩储层中CO₂驱替页岩气的动态过程；公开号为CN104777269A的中国发明专利公开了一种超临界CO₂注入与煤层气强化驱替模拟试验方法，该方法仅能通过环压跟踪与测量系统为样品提供围压；公开号为CN106896044A的中国发明专利公开了一种超临界二氧化碳驱替煤层甲烷的多功能实验装置及方法，亦仅能实现轴压的加载，不能准确模拟地质条件。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于提出一种原位多功能高温高压驱替与排采模拟试验系统，该试验系统可以实现轴压与围压的同步加载环境下的驱替试验，结构合理，能够精确模拟地质环境，便于拆卸，安全系数高，且能够对驱替过程中产生的气体进行收集与实时在线检测。