[发明专利]用于测量裂缝型界面层间窜流特征的系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于测量裂缝型界面层间窜流特征的系统，包括：层间窜流模拟装置，其用于对砂岩与煤岩间裂缝型界面的层间窜流过程进行模拟；数据监测装置，其用于分别监测砂岩样品注气端及出口端的流量，以及分别监测煤岩样品注气端及出口端的流量；数据处理装置，其用于在不同的煤岩层压力设定值、和不同的砂岩层压力设定值的组合条件下实施层间窜流实验，获取相应的砂岩注气和产气流量、以及煤岩注气和产气流量，基于此，得到分别在裂缝型界面的界面阻力系数。本发明实现了在不同地应力和裂隙条件下的层间窜流量和窜流阻力系数的量化测定，能够对多层合采过程中煤层和砂岩层间的窜流量进行准确表征。

技术领域

本发明涉及油气开发技术领域，尤其是涉及一种用于测量煤岩与砂岩间裂缝型界面层间窜流特征的系统及方法。

背景技术

在我国滇东-黔西地区的煤层具有层数多、单层厚度小以及在煤层与煤层之间常有含气砂岩夹层的特点，加拿大的马蹄谷盆地和美国的粉河盆地也有类似的煤层气区块。对于单层厚度比较小的多煤层气藏，需要钻一口贯穿多个煤层和砂岩含气层的气井，采用合层压裂、共同排采的方式来进行开发，来达到经济高效开发煤层气的目标。在合层压裂过程中，相邻的煤层和砂岩层之间会形成复杂的裂缝网络，同时，由于煤层和砂岩层的排采方式差异，在合采过程中煤层和相邻砂岩层会由于压力差异在层间进行流动交换，形成窜流。

现有层间窜流量的测定实验装置和测定方法，主要针对常规的多层砂岩油气藏，这种油气藏相邻两层岩心均为砂岩岩心，在测定过程中没有考虑界面特征的影响，也没有考虑地应力对层间窜流的影响，而这些因素在测定煤岩与砂岩之间的层间窜流量必须要考虑的。一方面，煤层与砂岩层界面由于受到不同的沉积作用和胶结作用的影响，并且，煤岩和砂岩组成矿物类型不同，因此，这两种岩石的界面效应更强，在进行界面效应分析时，需要考虑煤岩的特殊物性、以及层间界面效应对煤层与砂岩层间窜流量测定的影响。

由于煤岩与砂岩裂隙型界面层间窜流阻力测定装置及方法，对煤层气和砂岩气混合气藏中流体的运移规律和合采井的产能预测至关重要。由于现有层间窜流测量的实验装置主要是针对常规多层油气藏，并采用多个圆柱岩心并联的方式进行模拟，这种物理模拟方式只能定性地研究多个油气层之间的窜流情况，并不能准确测定多个油气层之间的流体运移情况。另外，煤岩和砂岩层间界面划分为熔合界面、裂缝型界面和过渡型界面，常规的层间窜流装置对熔合界面窜流量的测定有一定的可行性，但是对于裂缝型界面的层间窜流测定有困难。

因而，现有技术需要提供一种针对煤岩和砂岩之间裂缝型界面的层间窜流实验装置，从而能够对煤岩和砂岩间的裂缝型界面的层间窜流阻力特征进行量化计算。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于测量裂缝型界面层间窜流特征的系统，包括：层间窜流模拟装置，其用于对砂岩与煤岩间裂缝型界面的层间窜流过程进行模拟；数据监测装置，其用于在实施层间窜流实验时对窜流模拟气体分别通入砂岩层内的砂岩样品和煤岩层内的煤岩样品的流量状态进行监测；数据处理装置，其用于在不同的煤岩层压力设定值、和不同的砂岩层压力设定值的组合条件下实施层间窜流实验，获取相应的砂岩注气和产气流量、以及煤岩注气和产气流量，基于此，得到分别在所述裂缝型界面的砂岩端、煤岩端的界面阻力系数，以表征当前层间窜流特征。

优选地，所述层间窜流模拟装置包括：第一岩心夹持器，所述第一夹持器构造有砂岩层入口及砂岩层出口，并且在所述第一岩心夹持器的煤岩接临端面处设置有按照预设结构排列的若干第一裂缝和第一井筒孔；第二岩心夹持器，所述第二夹持器构造有煤岩层入口及煤岩层出口，并且在所述第二岩心夹持器的砂岩接临端面处设置有按照所述预设结构排列的若干第二裂缝和第二井筒孔；界面带，其用于利用第一类渗透材料将所述第一岩心夹持器的所述煤岩接临端面与所述第二岩心夹持器的所述砂岩接临端面相连接，使得所述第一裂缝与所述第二裂缝形成为裂缝连通通路、并且所述第一井筒孔与所述第二井筒孔形成为井筒连通通路；第一围压腔，其构造于所述第一岩心夹持器的外围；第二围压腔，其构造于所述第二岩心夹持器的外围。