一種煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤層氣井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤層氣井鉆井過程中，需要對(duì)煤儲(chǔ)層的污染程度、鉆井液形成泥餅時(shí)的煤巖滲透率等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)及計(jì)算，為鉆井開采工作提供指導(dǎo)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的煤層氣井泥餅的實(shí)驗(yàn)室模擬方法，操作過程復(fù)雜、不能真實(shí)的模擬煤層氣井泥餅的形成過程，不能準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)煤心的污染程度以及煤心形成泥餅時(shí)的滲透率等參數(shù)，難以為鉆井開采工作提供有用的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以真實(shí)的模擬煤層氣井泥餅的形成過程的技術(shù)問題，準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)了煤心的污染程度以及煤心形成泥餅時(shí)的滲透率等參數(shù)，為鉆井開采工作提供了有用的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置，包括:伸縮囊、第一塞體、第二塞體、壓力供應(yīng)單元、第一管道、第一壓力表、第二管道、放空閥、三通閥門、第二壓力表、高壓氣源、氣源開關(guān)及濾液收集器。
[0005]所述伸縮囊的內(nèi)側(cè)為筒狀結(jié)構(gòu)，增大所述伸縮囊的內(nèi)部壓力后所述伸縮囊徑向擴(kuò)張，減小所述伸縮囊的內(nèi)部壓力后所述伸縮囊徑向收縮。
[0006]所述伸縮囊的一端為進(jìn)口端，另一端為出口端，所述伸縮囊垂直設(shè)置，所述進(jìn)口端在所述出口端的上方；所述第一塞體設(shè)置在所述進(jìn)口端，所述第二塞體設(shè)置在所述出口端，所述第二塞體上開設(shè)有通孔，所述通孔用于排出所述伸縮囊內(nèi)的鉆井液。
[0007]所述壓力供應(yīng)單元通過所述第一管道與所述伸縮囊連接，所述壓力供應(yīng)單元用于增大或減小所述伸縮囊內(nèi)的壓力，所述第一壓力表連接在所述第一管道上，所述第一壓力表用于測量所述壓力供應(yīng)單元的輸出壓力。
[0008]所述第二管道的一端穿過所述第一塞體與所述伸縮囊的內(nèi)部連通，所述第二管道的另一端通過所述三通閥門與所述高壓氣源連通，所述第二壓力表與所述三通閥門連接；所述放空閥與所述第二管道連接；所述氣源開關(guān)設(shè)置在所述三通閥門與所述高壓氣源之間的管路上。
[0009]所述濾液收集器設(shè)置在所述伸縮囊的下方，所述濾液收集器用于收集從所述通孔流出的濾液。
[0010]進(jìn)一步地，所述壓力供應(yīng)單元為液壓栗或空氣壓縮機(jī)。
[0011]進(jìn)一步地，還包括:外殼；所述外殼設(shè)置在所述伸縮囊的外側(cè)，所述外殼與所述伸縮囊固定連接。
[0012]進(jìn)一步地，還包括:支架；所述支架與所述外殼固定連接，所述支架用于支撐所述外殼。
[0013]進(jìn)一步地，還包括:第三金屬管；所述第三金屬管的一端與所述通孔連接，另一端設(shè)置在所述濾液收集器的上端。
[0014]進(jìn)一步地，還包括:第三壓力表；所述第三壓力表設(shè)置在所述三通閥門與所述高壓氣源之間的管路上。
[0015]進(jìn)一步地，所述濾液收集器上設(shè)置有高度刻度線。
[0016]進(jìn)一步地，所述外殼及所述伸縮囊采用透明材質(zhì)。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬方法，包括:
[0018]將煤心制作為圓柱形狀，控制所述煤心的直徑小于所述伸縮囊的內(nèi)徑。
[0019]打開第一塞體，將所述煤心放置在所述伸縮囊內(nèi)側(cè)，開啟所述壓力供應(yīng)單元，使所述伸縮囊與所述煤心之間緊密貼合。
[0020]在所述煤心的上方注入鉆井液，將所述第一塞體旋緊至所述伸縮囊的進(jìn)口端。
[0021]增加所述壓力供應(yīng)單元的輸出壓力，使所述伸縮囊內(nèi)側(cè)與所述第一塞體及所述第二塞體形成密閉空間；開啟高壓氣源，控制所述鉆井液上方的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力值，并維持所述壓力值達(dá)到預(yù)設(shè)的時(shí)間。
[0022]關(guān)閉所述壓力供應(yīng)單元及所述高壓氣源，開啟放空閥放出所述伸縮囊內(nèi)側(cè)的氣體，降低所述伸縮囊內(nèi)部的壓力，取出所述煤心。
[0023]通過測量所述鉆井液侵入所述煤心的深度判斷所述鉆井液對(duì)所述煤心的污染程度，通過測量所述濾液收集器內(nèi)濾液的體積計(jì)算所述煤心形成泥餅時(shí)的滲透率。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種或多種技術(shù)方案，至少具備以下有益效果或優(yōu)點(diǎn):
[0025]1、本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置及方法，伸縮囊中同時(shí)容納煤心和鉆井液，鉆井液靜態(tài)設(shè)置在煤心的上方，且鉆井液與煤心接觸，模擬鉆井過程中鉆井液在壓差下滲入煤層，真實(shí)體現(xiàn)鉆井液和煤層相互作用及耦合關(guān)系，仿真性強(qiáng)，能夠準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)煤心的污染程度以及煤心形成泥餅時(shí)的滲透率等參數(shù)，為煤層氣鉆井工作和調(diào)節(jié)鉆井液性能提供了有用的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。
[0026]2、本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置及方法，壓力供應(yīng)單元為伸縮囊提供的壓力可調(diào)，通過調(diào)節(jié)伸縮囊內(nèi)的壓力，可實(shí)現(xiàn)鉆井液的注入以及伸縮囊內(nèi)側(cè)的密封，操作簡單、方便。本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置及方法，設(shè)置有第一壓力表及第二壓力表，可實(shí)時(shí)顯示壓力供應(yīng)單元及高壓氣源輸出的壓力值，能夠調(diào)整壓力供應(yīng)單元及高壓氣源輸出的壓力值完成不同壓力條件下的試驗(yàn)。
[0027]3、本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置，濾液收集器上設(shè)置有高度刻度線，方便對(duì)濾液的體積進(jìn)行測量。
[0028]4、本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置，外殼及伸縮囊采用透明材質(zhì)，可對(duì)煤層氣井泥餅的形成過程進(jìn)行觀測。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以真實(shí)的模擬煤層氣井泥餅的形成過程的技術(shù)問題，準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)了煤心的污染程度以及煤心形成泥餅時(shí)的滲透率等參數(shù)，為鉆井開采工作提供了有用的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。
[0031]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種煤層氣井泥餅靜態(tài)模擬裝置，包括:外殼1、支架19、伸縮囊2、第一塞體3、第二塞體4、壓力供應(yīng)單元8、第一管道9、第二管道16、第三管道5、第一壓力表10、第二壓力表15及第三壓力表14、放空閥17、三通閥門13、高壓氣源11、氣源開關(guān)12及濾液收集器18。
[0032]參見圖1，伸縮囊2為筒狀結(jié)構(gòu)，用于放置煤心6，增大伸縮囊2的內(nèi)部壓力后伸縮囊2徑向擴(kuò)張，減小伸縮囊2的內(nèi)部壓力后伸縮囊2徑向收縮；本實(shí)施例中，伸縮囊2在常壓下的長度為20cm，直徑為25.5mm。伸縮囊2的一端為進(jìn)口端，另一端為出口端，伸縮囊2垂直設(shè)置，進(jìn)口端在出口端的上方。第一塞體3設(shè)置在進(jìn)口端，第二塞體4設(shè)置在出口端，第二塞體4上開設(shè)有通孔，通孔用于排出伸縮囊2內(nèi)的鉆井液7 ;本實(shí)施例中，第一塞體3及第二塞體4的長為20mm，直徑為25mm。外殼1設(shè)置在伸縮囊2的外側(cè)，外殼1與伸縮囊2固定連接，外殼1用于保護(hù)伸縮囊2，本發(fā)明實(shí)施例中，外殼1及伸縮囊2采用透明材質(zhì)，外殼1的上端設(shè)置有刻度線。支架19與外殼1固定連接，支架19用于支撐外殼1。
[0033]參見圖1，壓力供應(yīng)單元8通過第一管道9與伸縮囊2連接，壓力供應(yīng)單元8用于增大或減小伸縮囊2內(nèi)的壓力，第一壓力表10連接在第一管道9上，第一壓力表10用于測量壓力供應(yīng)單元8的輸出壓力。本發(fā)明實(shí)施例中，壓力供應(yīng)單元8采用液壓栗或空氣壓縮機(jī)；當(dāng)壓力供應(yīng)單元8采用液壓栗時(shí)，第一壓力表10采用液壓表；當(dāng)壓力供應(yīng)單元8采用空氣壓縮機(jī)時(shí)，第一壓力表10米用氣壓表。
[0034]參見圖1，第二管道16的一端穿過第一塞體3與伸縮囊2的內(nèi)部連通，第二管道16的另一端通過三通閥門13與高壓氣源11連通，第二壓力表15與三通閥門13連接，第二壓力表15用于顯示高壓氣源11的輸出壓力。放空閥17與第二管道16連接，放空閥17用于釋放伸縮囊2內(nèi)側(cè)的氣體。氣源開關(guān)12設(shè)置在三通閥門13與高壓