[实用新型]一种支撑裂缝内煤粉团聚和分散行为的模拟装置

说明书

本实用新型提供一种支撑裂缝内煤粉团聚和分散行为的模拟装置，所述模拟装置包括注入系统、可视化支撑裂缝系统、排出系统、计算机分析系统，其中，注入系统与可视化支撑裂缝系统连接，可视化支撑裂缝系统与排出系统连接，排出系统和可视化支撑裂缝系统分别与计算机分析系统连接。本实用新型的有益效果：所述模拟装置可模拟在不同地层压力、流量、煤粉含量、支撑裂缝形态和倾角等条件下，煤粉在支撑裂缝中的分散和团聚行为，评价煤粉对支撑裂缝导流能力的影响和煤粉运动对支撑裂缝中流体压力的扰动；仿真性强、集成度高，模拟结果可有效指导煤层气井生产实践。

技术领域

本实用新型涉及一种模拟装置，尤其涉及一种支撑裂缝内煤粉团聚和分散行为的模拟装置。

背景技术

我国煤层气资源储量巨大，位居世界第三。煤层气是一种清洁能源，煤层气的开发利用不仅有利于环境保护，而且可以补充我国能源缺口，同时保障煤矿安全生产。目前，我国已建成沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘两大煤层气产业化基地，同时新疆准南、内蒙古二连盆地等地区煤层气开发潜力巨大，是我国未来煤层气开发的战略接替区。部分地区的煤储层由于沉积和构造原因，煤储层倾角变化较大，从水平到近直立均有存在。

煤层气开发过程中，需要对煤储层进行压裂改造，在煤储层中形成用石英砂或陶粒等支撑剂支撑的导流裂缝(简称支撑裂缝)，然后压裂液和地层水从支撑裂缝中通过井筒返排到地面，随着流体的排出，待储层流体压力降至煤层气临界解吸压力后，煤层气开始解吸并产出。在排采初期，返排流体为单相流，即排采的液体几乎全部为压裂液和地层水；排采中期，随着煤层气的产出，流体变为气液两相流，地层水和煤层气共同采出；排采后期，地层水减少、煤层气气相含量占主导，但由于钻具和支撑剂等对煤储层的机械打磨会产生煤粉，且煤储层中本身含有天然煤粉，因此在排采过程中，煤粉以不同状态(分散和聚集)在压裂液或者地层水的携带作用下进入支撑裂缝中，堵塞支撑剂间隙，从而抑制流体产出，造成储层伤害，严重制约和影响煤层气井产能。因此，对煤粉团聚和分散状态的模拟以及煤粉对支撑裂缝影响的评价尤为重要。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种支撑裂缝内煤粉团聚和分散行为的模拟装置，用于模拟在不同地层压力、流量、煤粉含量、支撑裂缝形态和倾角等条件下，煤粉在支撑裂缝中的分散-团聚行为，并评价支撑裂缝的导流能力和煤粉运动对支撑裂缝中流体压力的扰动。

本实用新型提供一种支撑裂缝内煤粉团聚和分散行为的模拟装置，包括注入系统、可视化支撑裂缝系统、排出系统、以及计算机分析系统，所述可视化支撑裂缝系统与所述注入系统、所述排出系统通过连接管路(3)连通，所述计算机分析系统用于获取并分析煤粉在所述可视化支撑裂缝系统中的团聚和分散行为的数据；

所述注入系统包括水池(1)、水泵(2)、三通连接器(8)、气源(13)，其中，所述水池(1)内装有纯液体和煤粉混合形成的分散系；所述水泵(2)、所述气源(13)、以及所述可视化支撑裂缝系统通过所述三通连接器(8)、连接管路(3)连通在一起，所述水泵(2)放置在水池(1)中，将水池(1)中的分散系压入连接管路(3)；

所述可视化支持裂缝系统包括支撑裂缝模拟装置(16)、用于托举并固定所述支撑裂缝模拟装置(16)的支架(17)、用于填充所述支撑裂缝模拟装置(16)的模拟支撑剂(38)、设在所述支撑裂缝模拟装置(16)的外表面上的第一摄像头(18)和第二摄像头(19)、设在所述支撑裂缝模拟装置(16)的内壁上的第一压力传感器(20)和第二压力传感器(21)，其中，所述支撑裂缝模拟装置(16)的前端连接所述注入系统，后端连接所述排出系统；所述支架(17)活动安装在所述支撑裂缝模拟装置(16)的中间段，所述支架(17)的高度可调节，且所述支撑裂缝模拟装置(16)可绕所述支架(17)进行0-180度旋转；