一種多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，包括回收系統(tǒng)，回收系統(tǒng)連接在井筒模擬裝置頂部，儲層模擬系統(tǒng)與井筒模擬裝置中的導(dǎo)孔連接，調(diào)整系統(tǒng)連接在井筒模擬裝置外側(cè)與底部用于控制井筒模擬裝置的傾度，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接在回收系統(tǒng)、井筒模擬裝置與儲層模擬系統(tǒng)相互間的連接處，本發(fā)明能夠模擬在一定井筒長度、井斜角等條件下，經(jīng)排水降壓后，原始儲層條件下多個煤層依次解吸，并經(jīng)過煤層氣井筒的環(huán)空和油管產(chǎn)出這一物理過程，同時通過調(diào)整排水量、套壓，記錄并分析流壓、產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)，定性認識多層合采的煤層氣井筒氣液兩相流特點，得出優(yōu)化的排采工作制度，為現(xiàn)場煤層氣井排采工作制度的制定提供指導(dǎo)性建議。
【專利說明】一種多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，屬于煤層氣排采【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]由于我國煤層氣藏普遍存在低壓、低滲與低含氣飽和度的特點，因此煤層氣井開發(fā)普遍存在單井產(chǎn)量低、經(jīng)濟效益差的情況。如果只采用抽排煤層中的地層水來降低煤層壓力的方法，使煤層中吸附的甲烷氣體釋放出來，而不采取任何增產(chǎn)措施，不僅會使煤層氣單井產(chǎn)量較低，而且煤層氣開發(fā)井將失去開采的價值。
[0003]為了提高煤層氣單井產(chǎn)量，獲得可觀的經(jīng)濟效益，必須采取一些新的增產(chǎn)措施。目前國內(nèi)煤層氣開發(fā)應(yīng)用最廣泛的儲層強化措施依然是壓裂改造技術(shù)，該技術(shù)主要針對單一厚煤層或多層煤層進行壓裂，結(jié)果表明相比單層開采的煤層氣井，多層合采煤層氣井的產(chǎn)氣量并不具備明顯優(yōu)勢，這主要是因為一下幾點:
1、多層合采煤層氣井的煤層之間因儲層壓力、煤階、含氣量等參數(shù)的不同，導(dǎo)致在氣液兩相流階段時常發(fā)生層間干擾現(xiàn)象。
[0004]2、目前國內(nèi)還是照搬單層煤層開采的煤層氣井工作制度，來指導(dǎo)多層合采煤層氣井工作制度。
[0005]綜上，亟需研究針對多層合采煤層氣井的排采工作制度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是:提供一種多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，它能夠模擬在一定井筒長度、井斜角等條件下，經(jīng)排水降壓后，原始儲層條件下多個煤層依次解吸，并經(jīng)過煤層氣井筒的環(huán)空和油管產(chǎn)出這一物理過程，同時通過調(diào)整排水量、套壓，記錄并分析流壓、產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)，定性認識多層合采的煤層氣井筒氣液兩相流特點，得出產(chǎn)氣量最大化的排采工作制度，為現(xiàn)場煤層氣井排采工作制度的制定提供指導(dǎo)性建議，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案
一種多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，包括回收系統(tǒng)，回收系統(tǒng)連接在井筒模擬裝置頂部，儲層模擬系統(tǒng)與井筒模擬裝置中的導(dǎo)孔連接，調(diào)整系統(tǒng)連接在井筒模擬裝置外側(cè)與底部用于控制井筒模擬裝置的傾度，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接在回收系統(tǒng)、井筒模擬裝置與儲層模擬系統(tǒng)相互間的連接處，其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于完成參數(shù)檢測、收集和整理。
[0008]前述的多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置中，該井筒模擬裝置以透明玻璃管組接形而形成的主體框架，在透明玻璃管底部設(shè)有密封的絲堵，在透明玻璃管內(nèi)從下至上依次設(shè)有與透明玻璃管同軸的篩管和PE管，在篩管與透明玻璃管間的環(huán)空內(nèi)設(shè)有石英砂，在透明玻璃管上端設(shè)有絲扣蓋，在絲扣蓋頂部設(shè)有套孔，PE管頂部與絲扣蓋連接，在PE管底部分別設(shè)有潛水泵和電子壓力計一，導(dǎo)孔設(shè)置在篩管和PE管交界處和以下位置的透明玻璃管上，壓力計二和注水泵分別設(shè)置在透明玻璃管右側(cè)上部和中部，該井筒模擬裝置結(jié)構(gòu)能夠有效模擬現(xiàn)實中多煤層的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提供提供氣液流動通道與參數(shù)測量端口。
[0009]前述的多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置中，該儲層模擬系統(tǒng)以三軸吸附解吸儀為核心，依次進行原始儲層壓力條件下的煤樣吸附和解，在三軸吸附解吸儀頂部設(shè)有瓦斯進口、油壓進口，在三軸吸附解吸儀底部設(shè)有瓦斯出口和圍壓入口，在三軸吸附解吸儀中端外側(cè)設(shè)有一個外接管線，在外接管線上中端設(shè)有閘閥，在閘閥右側(cè)設(shè)有氣液分離器，蓋氣液分離器出口分為氣管線和水管線，在氣管線和水管線上分別安裝有氣體流量計和液體流量計，該瓦斯進口與天然氣瓶組通過管線連接，該油壓進口與手動油壓泵通過管線連接，該瓦斯出口通過管線連接帶有量筒的水槽，該圍壓入口通過管線連接手動水壓泵，該儲層模擬系統(tǒng)提供原始儲層條件下的飽和煤層氣煤樣，觀測排采過程中各單煤層的產(chǎn)氣壓力和產(chǎn)液壓力，并用于觀測層間干擾現(xiàn)象。
[0010]前述的多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置中，該回收系統(tǒng)包括氣罐和水池，在氣罐與井筒模擬裝置間設(shè)有排水流量計。
[0011]前述的多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置中，該調(diào)整系統(tǒng)的主體基架為直角形結(jié)構(gòu)，在調(diào)整系統(tǒng)的水平基架及豎直基架均設(shè)有滑塊槽，在滑塊槽兩面上設(shè)有固定孔，該調(diào)整系統(tǒng)用于調(diào)整井筒|吳擬系統(tǒng)的井斜角、井深以確保井筒|吳擬系統(tǒng)更加符合現(xiàn)實煤層結(jié)構(gòu)特點。
[0012]由于采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明填補了多層合采煤層氣井筒內(nèi)氣液兩相流物理模擬領(lǐng)域的技術(shù)空白，提出一種多層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，它能夠模擬在一定井筒長度、井斜角等條件下，經(jīng)排水降壓后，原始儲層條件下多個煤層依次解吸，并經(jīng)過煤層氣井筒的環(huán)空和油管產(chǎn)出這一物理過程，同時通過調(diào)整排水量、套壓，記錄并分析流壓、產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)，定性認識多層合采的煤層氣井筒氣液兩相流特點，得出產(chǎn)氣量最大化的排采工作制度，為現(xiàn)場煤層氣井排采工作制度的制定提供指導(dǎo)性建議，另外還能通過記錄和分析各單層的產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量等數(shù)據(jù)，來分析層間干擾對于產(chǎn)氣量的影響情況，并制定有效的工作制度來避免或減弱層間干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明裝置中井筒模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為附圖2中F的放大部分示意圖；
附圖4為本發(fā)明裝置中儲層模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖5為本發(fā)明裝置中調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6為本發(fā)明裝置中調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖中的標記為:1_回收系統(tǒng)、2-井筒模擬裝置、3-儲層模擬系統(tǒng)、4-調(diào)整系統(tǒng)、5-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、6-導(dǎo)孔、7-透明玻璃管、8-絲堵、9-篩管、10-PE管、11-石英砂、12-絲扣蓋、13-套孔、14-潛水泵、15-電子壓力計一、16-壓力計二、17-注水泵、18-三軸吸附解吸儀、19-瓦斯進口、20-油壓進口、21-瓦斯出口、22-圍壓入口、23-外接管線、24-閘閥、25-氣液分離器、26-氣管線、27-水管線、28-氣體流量計、29-液體流量計、30-天然氣瓶組、31-手動油壓泵、32-帶有量筒的水槽、33-手動水壓泵、34-氣罐、35-水池、36-排水流量計、37-滑塊槽、38-固定孔。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步的詳細說明，但不作為對本發(fā)明的任何限制。
[0016]本發(fā)明的實施例:一種多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，如附圖1所示，包括回收系統(tǒng)1，回收系統(tǒng)I連接在井筒模擬裝置2頂部，儲層模擬系統(tǒng)3與井筒模擬裝置2中的導(dǎo)孔6連接，調(diào)整系統(tǒng)4連接在井筒模擬裝置2外側(cè)與底部用于控制井筒模擬裝置2的傾度，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5連接在回收系統(tǒng)1、井筒模擬裝置2與儲層模擬系統(tǒng)3相互間的連接處，其中井筒模擬系統(tǒng)2能提供氣液兩相流井筒模擬系統(tǒng)通道與參數(shù)測量端口，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5用于完成參數(shù)檢測、收集和整理，儲層模擬系統(tǒng)3能提供原始儲層條件下的飽和煤層氣煤樣，用于觀測排采過程中各單煤層的產(chǎn)氣壓力和產(chǎn)液壓力，回收系統(tǒng)I用于回收產(chǎn)出的煤層氣和水，調(diào)整系統(tǒng)4用于調(diào)整井筒模擬系統(tǒng)的井斜角、井深。
[0017]如附圖2和3所示，該井筒模擬裝置2以透明玻璃管7組接形而形成的主體框架，在透明玻璃管7底部設(shè)有密封的絲堵8，在透明玻璃管7內(nèi)從下至上依次設(shè)有與透明玻璃管7同軸的篩管9和PE管10，在篩管9與透明玻璃管7間的環(huán)空內(nèi)設(shè)有石英砂11，在透明玻璃管7上端設(shè)有絲扣蓋12，在絲扣蓋12頂部設(shè)有套孔13，PE管10頂部與絲扣蓋12連接，在PE管10底部分別設(shè)有潛水泵14和電子壓力計一 15，導(dǎo)孔6設(shè)置在篩管9和PE管10交界處和以下位置的透明玻璃管7上，壓力計二 16和注水泵17分別設(shè)置在透明玻璃管7右側(cè)上部和中部。
[0018]如附圖4所示，該儲層模擬系統(tǒng)3以三軸吸附解吸儀18為核心，依次進行原始儲層壓力條件下的煤樣吸附和解，在三軸吸附解吸儀18頂部設(shè)有瓦斯進口 19、油壓進口 20，在三軸吸附解吸儀18底部設(shè)有瓦斯出口 21和圍壓入口 22，在三軸吸附解吸儀18中端外側(cè)設(shè)有一個外接管線23，在外接管線23上中端設(shè)有閘閥24，在閘閥24右側(cè)設(shè)有氣液分離器25，該氣液分離器25出口分為氣管線26和水管線27，在氣管線26和水管線27上分別安裝有氣體流量計28和液體流量計29，該瓦斯進口 19與天然氣瓶組30通過管線連接，該油壓進口 20與手動油壓泵31通過管線連接，該瓦斯出口 21通過管線連接帶有量筒的水槽32，該圍壓入口 22通過管線連接手動水壓泵33。
[0019]如附圖5所示，該回收系統(tǒng)I包括氣罐34和水池35，在氣罐34與井筒模擬裝置2間設(shè)有排水流量計36。
[0020]如附圖6所示，該調(diào)整系統(tǒng)4的主體基架為直角形結(jié)構(gòu)，在調(diào)整系統(tǒng)4的水平基架及豎直基架均設(shè)有滑塊槽37，在滑塊槽37兩面上設(shè)有固定孔38，該固定孔381與井筒模擬系統(tǒng)的套孔13對應(yīng)，用于固定井筒模擬系統(tǒng)2的上端。
[0021]測試時組裝好井筒模擬系統(tǒng)后，將井筒模擬系統(tǒng)放在調(diào)整系統(tǒng)后，利用固定孔和套孔調(diào)整到井筒模擬系統(tǒng)需要的傾斜角度，再裝配儲層模擬系統(tǒng)和回收系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線分別連接電子壓力計一、壓力計二、氣體流量計、液體流量計及排水流量計用于顯示上述數(shù)據(jù)，整個模擬裝置裝配好后，關(guān)閉閘閥后放入煤樣實施24小時原始儲層壓力條件下的飽和吸附(通過在三軸吸附解吸儀內(nèi)放入煤塊，天然氣瓶組輸入燃氣，并通過油壓泵和水壓泵給定適合壓力實現(xiàn)煤塊的吸附)，當吸附量達到要求后，開啟出水泵對整個井筒進行加水，當井筒壓力和儲層壓力一樣時，打開閘門并開啟潛水泵，實施多層合采煤層氣井生產(chǎn)模擬實驗。
[0022]1、利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄若干組實驗的排水量、套壓、流壓、產(chǎn)氣量等數(shù)據(jù)，定性分析多層合采的煤層氣井筒氣液兩相流特點，總結(jié)產(chǎn)氣量最大化的排采工作制度，為現(xiàn)場煤層氣井排采工作制度的制定提供指導(dǎo)性建議。
[0023]2、為了觀察排采過程中的層間干擾現(xiàn)象，可以在某個煤樣里面泵入帶顏色的液體，當觀察到層間干擾現(xiàn)象時，可分析被干擾層的氣體流量數(shù)據(jù)來驗證。
【權(quán)利要求】
1.一種多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，包括回收系統(tǒng)(1)，其特征在于:回收系統(tǒng)(I)連接在井筒模擬裝置(2)頂部，儲層模擬系統(tǒng)(3)與井筒模擬裝置(2)中的導(dǎo)孔(6)連接，調(diào)整系統(tǒng)(4)連接在井筒模擬裝置(2)外側(cè)與底部用于控制井筒模擬裝置(2)的傾度，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接在回收系統(tǒng)(I)、井筒模擬裝置(2)與儲層模擬系統(tǒng)(3)相互間的連接處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，其特征在于:該井筒模擬裝置(2)以透明玻璃管(7)組接形而形成的主體框架，在透明玻璃管(7)底部設(shè)有密封的絲堵(8)，在透明玻璃管(7)內(nèi)從下至上依次設(shè)有與透明玻璃管(7)同軸的篩管(9)和PE管(10)，在篩管(9)與透明玻璃管(7)間的環(huán)空內(nèi)設(shè)有石英砂(11)，在透明玻璃管(7)上端設(shè)有絲扣蓋(12)，在絲扣蓋(12)頂部設(shè)有套孔(13)，PE管(10)頂部與絲扣蓋(12)連接，在PE管(10)底部分別設(shè)有潛水泵(14)和電子壓力計一(15)，導(dǎo)孔(6)設(shè)置在篩管(9)和PE管(10)交界處和以下位置的透明玻璃管(7)上，壓力計二(16)和注水泵(17)分別設(shè)置在透明玻璃管(7)右側(cè)上部和中部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，其特征在于:該儲層模擬系統(tǒng)(3)以三軸吸附解吸儀(18)為核心，依次進行原始儲層壓力條件下的煤樣吸附和解，在三軸吸附解吸儀(18)頂部設(shè)有瓦斯進口( 19)、油壓進口(20)，在三軸吸附解吸儀(18)底部設(shè)有瓦斯出口(21)和圍壓入口(22)，在三軸吸附解吸儀(18)中端外側(cè)設(shè)有一個外接管線(23)，在外接管線(23)上中端設(shè)有閘閥(24)，在閘閥(24)右側(cè)設(shè)有氣液分離器(25)，蓋氣液分離器(25)出口分為氣管線(26)和水管線(27)，在氣管線(26)和水管線(27)上分別安裝有氣體流量計(28)和液體流量計(29)，該瓦斯進口(19)與天然氣瓶組(30)通過管線連接，該油壓進口(20)與手動油壓泵(31)通過管線連接，該瓦斯出口(21)通過管線連接帶有量筒的水槽(32)，該圍壓入口(22)通過管線連接手動水壓泵(33)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，其特征在于:該回收系統(tǒng)(I)包括氣罐(34)和水池(35)，在氣罐(34)與井筒模擬裝置(2)間設(shè)有排水流量計(36)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多煤層合采的煤層氣井筒氣液兩相流模擬裝置，其特征在于:該調(diào)整系統(tǒng)(4)的主體基架為直角形結(jié)構(gòu)，在調(diào)整系統(tǒng)(4)的水平基架及豎直基架均設(shè)有滑塊槽(37 )，在滑塊槽(37 )兩面上設(shè)有固定孔(38 )。
【文檔編號】E21B47/00GK104453802SQ201410229097
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】易同生, 葉姜, 趙霞, 金軍, 周效志, 趙凌云, 白利娜, 羅開艷, 陳捷, 高為, 曾家瑤 申請人:貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心