[发明专利]一种压裂物理模拟过程中煤岩动态渗透率测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种压裂物理模拟过程中煤岩动态渗透率测试装置及方法，包括单接口高渗垫块、双接口高渗垫块及夹持于两垫块之间的柱形样品，模拟井筒沿柱形样品上端面中心至柱形样品体心布置，下液压头、围压缸内液压头向柱形样品施加轴压，液压油导管向围压缸内注入液压油进而向柱形样品施加围压，目标流体自流体导入管流入单接口高渗垫块和柱形样品，所述压裂液自压裂液导管经由压裂垫块、模拟井筒进入柱形样品，目标流体和压裂液自柱形样品流至双接口高渗垫块，经流体导出管流过流量计，利用流体导出管流量、流体物性参数、柱形样品尺寸计算柱形样品动态渗透率。本发明可测试压裂前、压裂过程中和压裂后三个阶段柱形样品的动态渗透率。

技术领域

本发明涉及煤层气开发试验技术领域，特别是涉及一种压裂物理模拟过程中煤岩动态渗透率测试装置及方法

背景技术

在煤层气勘探开发过程中，煤储层的渗透率是进行煤层气渗流分析的主要参数，现阶段，业内普遍认为煤储层渗透率是制约煤层气资源开发成败的关键因素之一。由于我国煤储层普遍具有渗透率低的特点，这严重制约了我国煤层气产业的发展。因此，准确测试煤岩样品渗透率对煤层气开发方案制定至关重要。目前业内已开发出测试煤岩样品在特定压力条件下渗透率的装置，如中国发明申请号201811057074.3公开了一种压力室结构和渗透率测试系统，该装置可利用管线气路单元测试煤岩样品在不同压力状态下的气测渗透率。但该装置只是对现有气测渗透率测试装置基于围压自补偿结构的改进，且只能利用气体测试渗透率，无法测试压裂过程中和压裂后样品的渗透率，具有较大的局限性。

目前开发过程中往往对煤储层进行压裂改造，得益于压裂技术的不断完善，我国煤层气产量逐年增加，表现出良好的发展势头。但时至今日，仍然缺乏较为准确的煤储层压裂过程中渗透率测试装置及方法，无法对压裂过程中渗透率进行准确评价，难以准确评估压裂增渗过程及压裂效果的好坏，无法深入研究储层改造过程中压裂技术与储层之间的适应性。虽然中国发明申请号201911030419.0公开了一种天然气水合物矿藏压裂实验装置，该装置可用于观察和评价不同压裂条件下、压裂前后天然气水合物储层的压裂效果，但该装置反应器筒体缺乏围压加载功能，只能利用活塞施加轴向压力挤压天然气水合物使水合物在与反应器筒体接触的部位形成被动围压，因此无法根据储层特征主动调控围压大小，该装置本身的诸多局限性使其并不适用于常温常压下呈固态样品的压裂，而且该装置只可以测量天然气水合物在压裂前、后的气测渗透率，无法跟踪压裂过程中样品渗透率的变化，也无法用液体测试样品渗透率。综合而言，现有压裂装置与渗透率测试装置无法实现在模拟水平地应力、垂向地应力作用下对压裂过程中样品渗透率的同步动态监测，这制约了对煤储层压裂增渗机理的深入研究。

发明内容：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种压裂物理模拟过程中煤岩动态渗透率测试装置及方法，可以开展压裂物理模拟前、压裂过程中、压裂后煤岩样品渗透率的动态测试，可以实时记录压裂物理模拟全过程中煤岩样品不同部位的应力-应变参数、压裂参数、渗透率变化参数，可以应用于压裂影响因素的分析、压裂方案优化调整和压裂过程中能量机理的研究，可弥补现有研究设备的不足，在正式施工前先开展物理模拟试验，可以大幅降低开发风险，节约成本，具有很大的经济效益。

本发明所采用的技术方案是：一种压裂物理模拟过程中煤岩动态渗透率测试装置，包括动态渗透率测试部件、压裂部件和环形径向应变测量部件。所述动态渗透率测试部件包括单接口高渗垫块、双接口高渗垫块、流体导入管和流体导出管，所述压裂部件包括压裂垫块、压裂液导管和柱形样品内部的模拟井筒，所述环形径向应变测量部件包括多组以连接杆和信号线连接的平行排列的环形径向应变计。

单接口高渗垫块、双接口高渗垫块之间夹持柱形样品，所述双接口高渗垫块侧面底部对称设置2个导管接口，所述单接口高渗垫块侧面顶端设置1个导管接口，模拟井筒沿柱形样品上端面中心至柱形样品体心布置，所述压裂垫块底面中心和侧面中心各有一个导管接口，压裂垫块内一体成型的压裂液导管连接两个导管接口；