[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

说明书

本发明公开了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，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，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，排采井筒通过第二管路与单一煤层基块及应力加载机构连通，本发明能够较准确的判识出多煤层合层排采煤层气井不同储层渗透率、压力梯度、所受应力环境、围岩补给等条件下的动态参数变化。

技术领域

本发明涉及多煤层排采技术领域，特别是一种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。

背景技术

我国很多地区发育有多煤层，若仅对其中的一层煤进行开发，开发时的成本相对可能较高。若对多煤层发育区进行合层开发，原始状态下两层煤或多层煤的储层压力梯度、储层渗透率、围岩补给量等差异性导致排采时两层煤或多层煤储层压力、有效应力、渗透率等参数变化不同，这些变化的差异会对煤层的产水量、产气量、排采影响半径等参数产生重要影响。为了研究排采时煤储层动态参数的变化规律和耦合作用及层间干扰，一些研究者基于地下水动力学、渗流力学原理建立合层排采数学模型，求取排采过程中的动态参数。一些研究者采用Eclipse、Comet、CMG、Matlab等软件进行模拟计算，设置参数的准确程度对模拟结果影响较大。采用试井的方法耗费时间长、费用高，不可能对所有的井都进行试井操作。尤其是当两层或两层以上的煤层合层排采时，不同排采压降速率下引起的煤层渗透率的变化不同。为了查明合层排采时不同降压速率下引起的动态参数变化规律及耦合作用下影响半径和产气效果的差异，亟需研制一种针对两层或多层煤合层采用不同排采降压速率排采时，不同储层渗透率、压力梯度、所受应力环境、围岩补给等条件下的动态参数变化，以期得出不同储层条件下合层排采时最优的排采工作制度，为最大化的煤层气累计产气量提供重要保障。

发明内容

本发明是针对目前两层或两层以上的煤层合层排采时，不同压降速度下每层煤的排采动态参数变化规律不明，导致排采工作制度制定盲目的问题，通过研制该测试装置，能对两层或两层以上的煤层合层排采时不同储层压力、压降速度、围岩补给量等条件下的各个煤层的渗透率、影响半径、产水量、产气量等参数变化进行测试，得出不同储层条件下压降速率-渗透率之间的关系，以期为最大化的提高煤层气井合层排采的累计产气量提供重要保障。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

煤层气井合层排采时各煤层参数动态变化测试装置，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二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；

进一步的，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；