[发明专利]非均质含煤岩系注氮运移路径及渗透率测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种非均质含煤岩系注氮运移路径及渗透率测试装置，包括氮气钢瓶、空气压缩机、上气管路、回气管路、测试装置、氮气收集瓶、液压驱动系统及数据处理终端，氮气钢瓶通过导流管与空气压缩机相互连通，空气压缩机通过上气管路与测试装置串联，测试装置通过回气管路与氮气收集瓶相互连通。其测试方法包括预制基质块，设备组装，气密性检测、实验检测及设备复位等五个步骤。本发明一方面可模拟测试出不同储层裂隙发育程度、不同储层压力下注氮气后其运移路径；另一方面可测试出不同围压下，氮气注入不同孔裂隙发育的储层后储层压力、储层渗透率的变化特征，能为现场氮气注入参数优化提供实验支撑。

技术领域

本发明属于油气田开发工程领域，尤其涉及一种非均质含煤岩系注氮气运移路径及渗透率变化模拟测试的装置与方法。

背景技术

我国煤层形成时的多个沉积旋回以及多期性导致很多地区存在多套含煤岩系。这些含煤岩系中或多或少都含有一定的甲烷气体。若单独开发某一煤层，不仅开发成本大，可能产气效果也不理想。若开发多套含煤岩系，让多个产层均有贡献，不仅可以降低开发成本，同时为实现商业开发提供了可能。目前，含煤岩系储层的开发在全国各个地区已经展开。

含煤岩系储层渗透性一般较差，需进行储层改造才可能产生工业性气流。当储层能量相对较低时，通过氮气伴注不仅能提高含煤岩系储层的导流能力，而且还可能提高含煤岩系储层的能量，提高临界解吸压力，进而提高其产气量。目前关于注氮气驱替甲烷的实验研究，更多是通过室内等温吸附测试仪和气相色谱仪，测试不同氮气注入压力下解吸出的甲烷气体和氮气的组分构成，来得出不同压力下的置换率；或者通过吸附膨胀/解吸收缩测试仪，测试氮气驱替甲烷过程中煤基质收缩/膨胀效应引起的形变量及渗透率的变化。但由于含煤岩系既有煤层，又有砂岩、泥岩储层，其储层的岩石力学性质、裂隙发育程度、含气性等存在一定的差异，导致氮气注入时有些可能进入到煤层中，也有可能进入到砂岩储层中，但到底什么条件下进入煤层，什么条件下进入砂岩储层？目前关于这一问题却无法给出较明确的回答。由于进入含煤岩系不同储层的氮气量的多少不清，进入后能量的变化不明，造成氮气注入工程是盲目的，进而影响着含煤岩系的产气效果。为了较准确的得出不同压力、不同裂隙发育程度等条件下含煤岩系储层在氮气注入时运移路径选择条件及注入压力-注入量与储层能量的变化关系，亟需研制这样一种装置，以便为氮气注入参数选择提供实验依据。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供非均质含煤岩系注氮运移路径及渗透率测试装置及方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

非均质含煤岩系注氮运移路径及渗透率测试装置，包括氮气钢瓶、空气压缩机、上气管路、回气管路、测试装置、氮气收集瓶、液压驱动系统及数据处理终端，其中氮气钢瓶至少一个，各氮气钢瓶均相互并联，氮气钢瓶通过导流管与空气压缩机相互连通，空气压缩机分别通过至少两条上气管路与测试装置串联，测试装置另通过至少两条回气管路与至少一个氮气收集瓶相互连通，导流管与氮气钢瓶、空气压缩机连通位置、上气管路与空气压缩机之间、测试装置及回气管路之间及回气管路和氮气收集瓶间均通过控制阀相互连通，所述液压驱动系统通过导流管与测试装置相互连通，所述数据处理终端分别与上气管路、回气管路、测试装置、液压驱动系统及控制阀电气连接。

进一步的，所述的上气管路包括导气管、气体缓冲瓶、减压阀、压力计、流量计及控制开关，其中所述气体缓冲瓶一端通过导气管与空气压缩机连通，另一端通过导气管与测试装置连通，且所述测试装置与气体缓冲瓶之间的导气管上分别设减压阀、压力计、流量计，且所述导气管与气体缓冲瓶间均通过一个控制开关相互连通，所述减压阀、压力计、流量计及控制开关均与数据处理终端电气连接。

进一步的，所述的回气管路包括导气管及控制开关，其中所述导气管通过控制开关分别与测试装置和氮气收集瓶相互连通，且各回气管路之间均通过多通阀与氮气收集瓶相互连通。