本發(fā)明屬于煤層氣勘探開發(fā)技術領域，具體涉及一種可視化煤層氣逸散模擬裝置及其使用方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在實驗條件下模擬不同類型的儲層，利用形成壓差而致使氣體逸散的特點，通過氣體測量計測量得到考慮逸散過程的煤層氣藏采收率，為煤層氣生產(chǎn)現(xiàn)場提供技術支撐。
背景技術：
煤層氣的逸散指煤層氣以游離或溶解態(tài)從煤層中逸散到圍巖的現(xiàn)象。雖然大多數(shù)煤層氣藏呈欠飽和吸附狀態(tài)，煤層中沒有游離氣，但煤巖的生烴量遠大于其保存量，大部分煤層氣發(fā)生了逸散。而煤礦開采過程中發(fā)現(xiàn)，原本不含氣的圍巖在采煤過程中出現(xiàn)了一定的含氣現(xiàn)象。由于煤層本身并不具備游離氣的圈閉條件，煤層氣在開采過程中同樣會發(fā)生逸散。
目前煤層氣采收率計算方法中等溫吸附曲線法傾向于研究氣體的解吸特征，沒有考慮煤層的地質(zhì)及工程因素，物質(zhì)平衡及數(shù)值模擬等方法可以較好地計算采收率，但所需的數(shù)據(jù)量大且難以系統(tǒng)分析采收率的影響因素。因此，亟須提出一些新的相對完善的煤層氣采收率計算方法，用于分析不同階段煤層氣采收率的主要影響因素。
而煤層氣在成藏的過程中，煤層的裂縫系統(tǒng)中都不能保存游離氣，那在初始狀態(tài)游離氣比例低的煤層，降壓解吸的開采過程中就有可能發(fā)生煤層氣的逸散。開采過程中煤層氣的逸散會影響煤層氣采收率，目前對煤層氣逸散的研究甚少。
技術實現(xiàn)要素：
為了研究開采過程中煤層氣的逸散對采收率的影響，分析煤層氣逸散的影響因素，本發(fā)明提供了一種可視化煤層氣逸散模擬裝置及其使用方法，該裝置通過測量實驗過程中測試氣的產(chǎn)量，可以得到逸散過程中的煤層氣采收率的變化情況，為煤層氣生產(chǎn)現(xiàn)場提供技術支撐。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
一種可視化煤層氣儲層模擬裝置，包括煤層氣儲層模擬裝置、煤層氣源模擬裝置和井筒模擬裝置；所述的煤層氣儲層模擬裝置包括一個透明的長方體玻璃箱，玻璃箱內(nèi)從下到上依次設置有細砂飽和水層、中砂飽和水層、細砂不飽和水層和橡膠擋板層；細砂飽和水層模擬煤層，中砂飽和水層模擬煤層頂板，橡膠擋板層模擬致密氣蓋層，能起到良好的封隔作用。
所述的煤層氣源模擬裝置包括兩個氣瓶，兩個氣瓶分別通過管線連接到細砂飽和水層和細砂不飽和水層；進入到細砂飽和水層的氣體模擬煤層氣，進入到細砂不飽和水層的氣體模擬致密氣。
所述的井筒模擬裝置設置于玻璃箱內(nèi)部的一側(cè)，煤層氣儲層模擬裝置和井筒模擬裝置緊密相接，井筒模擬裝置均與細砂飽和水層、中砂飽和水層、細砂不飽和水層連通；井筒模擬裝置內(nèi)部設置有抽水泵，抽水泵的出水口通過管道連接水表；井筒模擬裝置頂端通過管道連接氣體測量計。抽水泵用于排水，水表用于計量水量的大小，氣體測量計用于測量氣體的體積。
優(yōu)選的，所述的細砂飽和水層和細砂不飽和水層內(nèi)部的管線均采用的是靜脈注射管，靜脈注射管上的出氣口均設置有單向閥；采用靜脈注射管，當外界壓力下降時，氣體可以從管中流出來，模擬解吸過程；采用氣瓶與裝有單向閥的管線連接，可控制氣體的流動方向。
一種可視化煤層氣儲層模擬裝置的使用方法，所述使用方法為：向井筒模擬裝置內(nèi)加入水，直至水到達橡膠擋板層與細砂不飽和水層的分隔線；打開兩個氣瓶，氣體分別進入細砂飽和水層和細砂不飽和水層；打開氣瓶的同時啟動抽水泵開始向外抽水，觀察玻璃箱內(nèi)氣體的流動情況，通過水表記錄抽出水量；水位下降，細砂飽和水層、中砂飽和水層、細砂不飽和水層的壓力下降，氣體以不同路徑擴散，最后進入井筒模擬裝置，通過氣體測量計測量得到考慮逸散過程的煤層氣藏的采收率。
本發(fā)明提供的可視化煤層氣逸散模擬裝置，用不同粒度的砂模擬不同類型的儲層，且用橡膠擋板模擬蓋層，能起到良好的封隔作用。煤層氣儲層模擬裝置中的設計可以確保實驗時測試氣流入井筒。氣源模擬裝置中進入到細砂飽和水層和細砂不飽和水層的氣體，在抽水時形成的壓差作用下以不同的路徑向外擴散，模擬煤層氣的解吸及逸散過程。煤層氣與致密氣進入井筒模擬裝置，通過氣體測量計測量得到測試氣的產(chǎn)量，根據(jù)氣體的產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以分析煤層氣的逸散對采收率的影響，根據(jù)水表得到抽出水量的大小可以分析煤層氣逸散的影響因素。整套裝置采用玻璃箱作為限制條件，實驗時可以觀察煤層氣的逸散過程。
本發(fā)明所述的可視化煤層氣逸散模擬裝置需要滿足以下幾個條件：
(1)能夠模擬煤層氣開采現(xiàn)場地下不同類型的儲層及儲層含流體的情況；
(2)能夠控制儲層壓力，形成壓差，釋放氣體，模擬煤層氣解吸過程；
(3)能夠觀察煤層氣的逸散過程；
(4)能夠?qū)崟r記錄壓力下降的程度，即抽出水量的大??；
(5)能夠自動實時計量考慮逸散過程的煤層氣采收率。
本發(fā)明相比較與現(xiàn)有的技術有以下優(yōu)點：
1、首次針對煤層氣逸散的實驗測試提出可視化煤層氣逸散模擬裝置，可觀察分析煤層氣的逸散過程；
2、采用不同粒度的砂層，可充分模擬地下不同類型的儲層；氣瓶分置兩處，可充分模擬儲層含流體情況；
3、采用玻璃箱為限制條件，可進行實時觀察實驗全過程；
4、整套裝置結構簡單，操作方便，可較為準確地分析煤層氣逸散對采收率的影響。
附圖說明
圖1為本發(fā)明結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明：
一種可視化煤層氣儲層模擬裝置，包括煤層氣儲層模擬裝置、煤層氣源模擬裝置和井筒模擬裝置；所述的煤層氣儲層模擬裝置包括一個透明的長方體玻璃箱，玻璃箱內(nèi)從下到上依次設置有細砂飽和水層10、中砂飽和水層11、細砂不飽和水層12和橡膠擋板層13；細砂飽和水層10模擬煤層，中砂飽和水層11模擬煤層頂板，橡膠擋板層13模擬致密氣蓋層，能起到良好的封隔作用。
為了模擬煤層氣和致密氣，所述的煤層氣源模擬裝置包括兩個氣瓶14，兩個氣瓶14分別通過管線連接到細砂飽和水層10和細砂不飽和水層12；進入到細砂飽和水層10的氣體模擬煤層氣，進入到細砂不飽和水層12的氣體模擬致密氣。
為了確保測試的氣體流入到井筒模擬裝置19內(nèi)，所述的井筒模擬裝置19設置于玻璃箱內(nèi)部的一側(cè)，井筒模擬裝置19均與細砂飽和水層10、中砂飽和水層11、細砂不飽和水層12連通；井筒模擬裝置19內(nèi)部設置有抽水泵15，抽水泵15的出水口通過管道連接水表16，水表16用于計量水量的大?。痪材M裝置19頂端通過管道連接氣體測量計17，氣體測量計17用于測量氣體的體積，實驗結束之后考慮逸散過程的煤層氣采收率的計量通過氣體測量計17實現(xiàn)。
為了模擬解吸，實現(xiàn)當外界壓力下降時，氣體可以從管中流出來，所述的細砂飽和水層10和細砂不飽和水層12內(nèi)部的管線均采用的是靜脈注射管，靜脈注射管上的出氣口均設置有單向閥18。
具體使用過程：
模擬過程中，向井筒模擬裝置19內(nèi)加入水，直至水到達橡膠擋板層13與細砂不飽和水層12的分隔線；打開兩個氣瓶14，氣體分別進入細砂飽和水層10和細砂不飽和水層12；打開氣瓶14的同時啟動抽水泵15開始向外抽水，觀察玻璃箱內(nèi)氣體的流動情況，通過水表16記錄抽出水量；水位下降，細砂飽和水層10、中砂飽和水層11、細砂不飽和水層12的壓力下降，氣體以不同路徑擴散，最后進入井筒模擬裝置19，通過氣體測量計17測量得到考慮逸散過程的煤層氣藏的采收率。
最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。