[发明专利]煤层气井合层排采时各煤层参数动态变化测试装置与方法有效

专利信息
申请号: 202011128906.3 申请日: 2020-10-21
公开(公告)号: CN112049610B 公开(公告)日: 2023-09-08
发明(设计)人: 倪小明;谭学斌;王保玉;金毅;王娟 申请(专利权)人: 河南理工大学
主分类号: E21B43/00 分类号: E21B43/00;E21B49/00;E21B47/00;E21B47/06
代理公司: 郑州浩德知识产权代理事务所(普通合伙) 41130 代理人: 王国旭
地址: 454000 河南*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 煤层 气井 合层排采时各 参数 动态 变化 测试 装置 方法
【权利要求书】:

1.煤层气井合层排采时各煤层参数动态变化测试装置,其特征在于,包括用于对多层煤层合层排采时参数变化进行测试的参数动态变化测试系统、用于向参数动态变化测试系统内注入气体和液体的若干组气液注入系统、数据采集处理系统,所述参数动态变化测试系统包括若干单一煤层基块及应力加载机构、排采井筒和测试机构,若干单一煤层基块及应力加载机构通过第一管路相互连通成至少两层,每个单一煤层基块及应力加载机构均通过第二管路连通一组气液注入系统,所述排采井筒通过第一管路与单一煤层基块及应力加载机构连通,所述测试机构包括第一流量计、第二流量计、压力表、第一电磁阀和第二电磁阀,所述第一流量计、压力表和第一电磁阀均位于第一管路上,所述第二流量计和第二电磁阀均位于第二管路上,所述第二管路上设置有用于将气体和液体压入到单一煤层基块及应力加载机构的气体压缩泵,所述数据采集处理系统包括计算机和数据线,所述数据线分别与第一流量计、第二流量计、压力表、第一电磁阀、第二电磁阀相连接。

2.根据权利要求1所述的煤层气井合层排采时各煤层参数动态变化测试装置,其特征在于,所述单一煤层基块及应力加载机构包括煤层基块、用于为实验煤样加载围压的围压加载水袋和用于为实验煤样加载轴压的环形承压钢板,所述煤层基块包括中空的煤芯仓位、 位于煤芯仓位两端的第一入水口和出水口、位于煤芯仓位上的第二入水口和第三入水口,所述第一入水口通过第一管路连通相邻的煤层基块的出水口,所述第二入水口通过第二管路连通气液注入系统,邻层的煤层基块之间通过第三入水口和第一管路相互连通。

3.根据权利要求2所述的煤层气井合层排采时各煤层参数动态变化测试装置,其特征在于,所述围压加载水袋包覆在煤芯仓位的外壁上,所述环形承压钢板位于煤芯仓位的侧端、并通过后盖与煤芯仓位固定,所述后盖通过煤芯仓位上设置的螺纹接口与煤芯仓位螺纹连接,所述环形承压钢板与煤芯仓位的侧壁之间设置有环形橡胶垫。

4.根据权利要求1所述的煤层气井合层排采时各煤层参数动态变化测试装置,其特征在于,所述排采井筒包括外筒和内筒,所述外筒与内筒通过第三管路相互连通,所述第三管路上设置有单向阀,所述单向阀的控制方向为由内筒到外筒,所述内筒的外侧壁上设置有至少两个侧向口,所述侧向口通过第一管路与单一煤层基块及应力加载机构连通,所述内筒的上部安装有电动机,所述电动机上固定有抽水垫片,所述抽水垫片与内筒的内径相同。

5.根据权利要求1所述的煤层气井合层排采时各煤层参数动态变化测试装置,其特征在于,所述气液注入系统包括氮气瓶、水箱、电控阀门、气体压缩泵、液体泵、气液混合箱、废液箱,所述氮气瓶通过第四管路与气液混合箱连通,所述水箱通过第五管路与气液混合箱连通,所述气液混合箱通过第二管路与单一煤层基块及应力加载机构连接,所述气液混合箱的底部通过第六管路与废液箱连通。

6.根据权利要求5所述的煤层气井合层排采时各煤层参数动态变化测试装置,其特征在于,所述第四管路上设置有电控阀门、气体压缩泵和第三流量计,所述第五管路上设置有电控阀门、液体泵和第四流量计,所述第六管路上设置有电控阀门和第五流量计。

7.一种如权利要求6所述的煤层气井合层排采时各煤层参数动态变化测试装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)仪器调试与组装:首先检查第一流量计、第二流量计、第三流量计、第四流量计、第五流量计、压力表、电磁阀、电控阀门、气体压缩泵、液体泵运行正常,并对其进行仪表调零,在单一煤层基块及应力加载机构内放入实验用煤柱后依次对参数动态变化测试系统、气液注入系统和数据采集处理系统进行组装,管路接口处缠防水胶带做密封处理,最后采用数据线分别连接第一流量计、第二流量计、第三流量计、第四流量计、第五流量计、压力表、电磁阀、电控阀门、气体压缩泵、液体泵;

(2)气密性检查:完成组装后进行气密性检查,首先关闭所有管路阀门,所述管路阀门包括电磁阀和电控阀门,打开气体压缩泵后,开始向系统内注气,依次打开各个管路阀门,对应各个流量计、压力表仪表偏转正常,即证明仪器气密性良好,检查结束后依次关闭所有管路阀门;

(3)实验参数设置:根据实验需求和设定的排采制度依次调节气体压缩泵注入气体压力、液体泵注入液体压力,煤层围压、轴压加载参数,井筒排采速率,向实验系统内注入水用以驱替各管路内的气体;

(4)煤层气井合层排采过程参数动态变化测试:准备工作结束后,开始排采井筒内的水,排采井筒和煤层基块之间压差逐渐增大,当压差增大至设定启动压力时,电磁阀打开,煤层基块内的水开始向排采井筒内流动,煤层基块和煤层基块间的控制原理与煤层基块和排采井筒间的控制原理相同;当煤层基块内压力下降至临界解吸压力时,气液注入系统由单一液相注入转为气水混合相注入;

(5)数据处理与分析:煤层气井合层排采过程参数动态变化测试结束后,整理存档实验过程中计算机记录的各仪表数据,以备后期人工查验和数据分析。

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