一種煤層氣井排采產出煤粉運移模擬試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在實驗室內模擬煤粉運移的試驗裝置，特別是涉及一種煤層氣井排采產出煤粉運移模擬試驗裝置，屬于煤層氣開采領域。
【背景技術】
[0002]隨著我國國民經濟的發(fā)展，傳統(tǒng)能源的供應量逐漸減少，而且在生產生活中排放的大量二氧化碳所產生的溫室效應已經嚴重威脅到整個自然的生態(tài)安全，人類對新型、清潔能源的需求越來越大，因而煤層氣作為一種新型、清潔能源受到了廣泛關注。我國具有豐富的煤層氣資源，煤層氣開發(fā)對緩解我國油氣資源緊張現(xiàn)狀、減輕礦井災害程度、減少溫室氣體排放等具有重要意義。經統(tǒng)計沁水盆地南部部分煤層氣井煤粉產出量較大，平均檢栗周期為6個月，頻繁的檢栗作業(yè)對氣井生產動態(tài)產生負面影響，同時也增加了煤層氣的排采成本。煤粉運移規(guī)律的研究已成為煤層氣開發(fā)技術的核心難題之一，對煤儲層保護以及生產參數(shù)的科學確定具有重要意義。但是，目前煤粉來源等尚不清楚，煤層氣井排采過程中產出煤粉的機理研究未見報道，嚴重阻礙了煤粉防治和有效排采管控的實施。
[0003]鑒于此，在試驗室內模擬煤儲層圍壓條件，實現(xiàn)煤層氣開采過程中煤層流體及煤粉的運移試驗過程，對研究煤粉的運移規(guī)律具有重要的理論指導意義，對于指導煤層氣的生產作業(yè)具有實際指導意義。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種煤層氣井排采產出煤粉運移模擬試驗裝置，該裝置能夠完成煤層圍壓環(huán)境下，煤層氣開采過程中煤層流體及煤粉的運移及淤堵試驗，得到試驗條件下煤粉的流量、流速、壓力降等試驗數(shù)據(jù)，并得到最終的煤層流體及煤粉的運移及淤堵試驗結果。本裝置控壓、控流量精度高，壓力、流量波動性小，數(shù)據(jù)顯示準確、直觀，且結構緊湊、便于控制、容易安裝、操作簡單。
[0005]為了達到上述目的，煤層氣井排采產出煤粉運移模擬試驗裝置，包括活塞攪拌容器、巖心夾持器、空壓機、電磁閥、液體增壓栗、天平、平流栗、背壓閥、電磁流量計和電氣控制及監(jiān)控系統(tǒng)，所述的平流栗的進口管路口置于容器III內，出口管路依次串接背壓閥、電磁流量計后與活塞攪拌容器的上腔連通，活塞攪拌容器的下腔與巖心夾持器的軸向入口連通；巖心夾持器的軸向出口管路口置于容器II內，巖心夾持器的軸向進口管路上設有壓力傳感器I，容器II放置在天平上；電磁閥兩端分別與空壓機和液體增壓栗連接，液體增壓栗的進口管路口置于容器I內，出口與巖心夾持器環(huán)壓的進口連通，巖心夾持器環(huán)壓的出口管路口置于容器I內；所述的電氣控制及監(jiān)控系統(tǒng)由電氣元件及控制軟件組成；
[0006]進一步的，在平流栗的出口管路上設有閥門，在電磁流量計的出口管路上設有閥門，在活塞攪拌容器上腔進口管路上設有閥門，在活塞攪拌容器下腔與壓力傳感器I之間連接管路上設有閥門，在巖心夾持器的進口管路和出口管路上分別設有閥門，在液體增壓栗和巖心夾持器環(huán)壓的連接管路上設有閥門，在巖心夾持器環(huán)壓的出口管路上設有閥門；
[0007]進一步的，所述的活塞攪拌容器包括容器筒、活塞和攪拌器，活塞置于容器筒內，其軸線與容器筒的軸線重合，攪拌器與容器筒的下腔底部連接；
[0008]進一步的，試驗裝置還包括備用的活塞攪拌容器，兩個活塞攪拌容器的上腔和與平流栗出口連通的管路并聯(lián)連通，下腔和與巖心夾持器軸向進口連通的管路并聯(lián)連通；備用的活塞攪拌容器的上腔進口管路上設有閥門，其下腔與壓力傳感器I之間連接管路上設有閥門；
[0009]進一步的，在背壓閥和電磁流量計之間的管路上設有壓力傳感器II ;
[0010]進一步的，在兩個活塞攪拌容器下腔的底部分別設有連通大氣的管路，在管路上分別設有閥門；
[0011 ] 進一步的，所有所述的閥門為單向閥。
[0012]本發(fā)明通過用巖心夾持器裝試驗樣品，通過液體增壓栗向巖心夾持器的環(huán)空內注入介質增加巖心夾持器的圍壓模擬煤層高壓、密封的環(huán)境，通過平流栗給活塞攪拌容器上腔注入介質加壓向巖心夾持器內注入水煤混合物(懸濁物)，通過壓力傳感器和電磁流量計及天平直接記錄或者換算試驗數(shù)據(jù)，并收集流出流體，以備檢測流出流體的成分，實現(xiàn)了模擬煤層氣開采過程中煤層流體及煤粉的運移及淤堵的試驗，得到了試驗條件下煤粉的流量、流速、壓力降等試驗數(shù)據(jù)，并得到了最終的煤層流體及煤粉的運移及淤堵試驗結果。本裝置控壓、控流量精度高，壓力、流量波動性小，數(shù)據(jù)顯示準確、直觀，且結構緊湊、便于控制、容易安裝、操作簡單。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0014]圖中:1、活塞攪拌容器，2、攪拌器，3-1?3-13、閥門，4、壓力傳感器1，5、巖心夾持器，6、空壓機，7、電磁閥，8、液體增加栗，9、容器I，10、容器II，11、天平，12、容器III，13、平流栗，14、背壓閥，15、壓力傳感器II，16、電磁流量計。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]如圖1所示，包括活塞攪拌容器1、巖心夾持器5、空壓機6、電磁閥7、液體增壓栗8、天平11、平流栗13、背壓閥14、電磁流量計16和電氣控制及監(jiān)控系統(tǒng)，所述的平流栗13的進口管路口置于容器III12內，出口管路依次串接背壓閥14、電磁流量計16后與活塞攪拌容器I的上腔連通，活塞攪拌容器I的下腔與巖心夾持器5的軸向進口連通；巖心夾持器5的軸向出口管路口置于容器IIlO內，巖心夾持器5的軸向進口管路上設有壓力傳感器14，容器IIlO放置在天平11上，天平11為高精度的電子天平；電磁閥7兩端分別與空壓機6和液體增壓栗8連接，液體增壓栗8的進口管路口置于容器19內，出口與巖心夾持器5環(huán)壓的進口連通，巖心夾持器5環(huán)壓的出口管路口置于容器19內；所述的電氣控制及監(jiān)控系統(tǒng)由工控機、顯示器及變送儀表、高速攝像機、配電電路等電氣元件及控制軟件組成。
[0017]所述的巖心夾持器5的直徑為50mm，長度為50?200mm可調，外部采用316L鋼制造，內部樣品室采用膠套制造，膠套兩端分別由與其內徑相同的鋼墊塊密封，最后用O型圈分別套在兩個墊塊外的膠套上，膠套與巖心夾持器5外壁之間的空間為環(huán)空，通過向環(huán)空內部注入介質實現(xiàn)增加圍壓，巖心夾持器固定在采用316L鋼制造的支架上；巖心夾持器5的樣品室內的最高工作壓力為16MPa ;所述的平流栗13的注入流量范圍為0_30ml/min，最高工作壓力為16MPa ;所述的活塞攪拌容器I的容量為5L，最高工作壓力為16MPa ;所述的空壓機6和液體增壓栗8的壓力范圍為0-20MPa ;所述的壓力傳感器14和背壓閥14的精度為0.4級，所述的電磁流量計16的精度為0.2級；用于試驗的煤柱的直徑為50mm，長度為50?200mm可調。
[0018]電氣控制及監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是:①對電氣設備的配電，整個試驗裝置的安全保護和報警等對整個模擬試驗裝置的壓力、流量等進行采集、存儲、處理和顯示，同時具備集中控制臺遠程控制與就地手動控制兩種模式對巖心夾持器5以外狀態(tài)進行視頻監(jiān)控，以保障系統(tǒng)安全。整個試驗流程可通過人機界面設定為自動完成或人工干預完成，實驗數(shù)據(jù)可保存為指定數(shù)據(jù)格式，并實現(xiàn)報表生成、打印操作。
[0019]在平流栗13的出口管路上設有閥門3-1，在電磁