[发明专利]煤层气藏受外来流体污染造成气藏损害的模拟评价装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种煤层气藏的实验室装置，它涉及到一种模拟不同形态的煤层气藏，受到不同用途外来流体污染后，对煤层气解吸和渗流能力的实验室评价。

【背景技术】

煤层气，即煤层甲烷，分子直径为0.38nm，以单分子层形式储存于煤储层的孔隙中，孔径微小而致密，多数为纳米级。煤岩是有机岩石，由大分子结构组成，大分子侧链官能团具有一定的活性，外来流体侵入时极易与这些活性官能团反应。煤的大分子结构极其复杂，煤层气藏开发所涉及的外来流体化学成分极为复杂。它对煤储层产生轻微的污染，就有可能导致煤储层孔隙和渗流通道的严重损害，导致吸附于煤基质中的煤层气无法解吸出来，更谈不上通过渗流通道产出。

煤层气藏具有基质孔隙和裂隙孔隙的双孔隙系统特征，主要以单分子层的形式吸附于孔隙中。煤层气藏的这一储层特征不同于游离气藏(常规天然气藏或油藏)，吸附态煤层气体必须解吸成游离气后才能如常规油气的方式产出。

目前煤层气藏受外来流体损害的评价装置沿用的是游离气(常规油气)的损害评价装置和评价方法。煤层气藏的基质为有机岩，基质孔隙的孔径多数以纳米级为度量单位，外来流体的侵入极易与这种基质体发生一系列物理化学反应，引起基质体的损害，如孔隙封闭等，导致煤层气无法解吸，影响对煤层气藏产量的正确判断。因而常规油气藏的评价装置不适用于煤层气藏损害的评价。

我国开发的煤层气储层主要为高煤阶煤层气储层，其储层特征为低压、低孔、低渗，不同于美国成功开发的煤层气储层，所开发的煤阶及煤层气储层渗透率对比见表。

表  美国和中国开发煤层气的煤阶和渗透率对比

注：括号内为试井渗透率测试值

因而国外煤层气藏损害评价方法也不完全适用于国内煤层气藏的损害评价，必须根据我国煤层气储层特点进行煤层气储层损害和评价技术研究。

【发明内容】

本发明的煤层气藏受外来流体损害模拟评价装置，以模拟煤层气藏受外来流体侵入后煤层气藏中对煤层气的解吸量和渗透率的影响为评价目标，而发明的评价装置。

本发明的模拟评价装置，包括：注入系统、恒温系统、控制系统、计量系统及计算机采集处理系统；其特征在于：所述恒温系统包括恒温柜或池、平衡罐、多功能样品腔；所述多功能样品腔是密闭压力容器，用于模拟不同形态煤层气藏

进一步地所述多功能样品腔由筒体、活塞及压帽组成，所述压帽一端与进出口管线、阀门相连，并接有液体注入管线、阀门、平流泵，所述压帽另一端接有真空泵，出口管线与精密流量测试系统相连。

进一步地所述注入系统包括气体源、气体增压泵、安全阀、液体源及注入泵，所述气体源、气体增压泵、安全阀及注入泵依次相连。

进一步地所述控制系统包括压力控制模块、温度控制模块、气体流量控制模块、液体流量控制模块和真空泵，其中所述压力控制模块、温度控制模块都与所述平衡罐相连，所述气体流量控制模块与所述真空泵相连，所述液体流量控制模块与所述注入泵相连。

进一步地所述计量系统包括精密压力计量模块、精密气体计量模块、精密液体计量模块、精密温度计量模块和煤层气的采集计量模块，所述精密压力计量模块与所述多功能样品腔相连，所述精密气体计量模块与所述注入泵相连，所述煤层气的采集计量模块与计算机相连。

进一步地所述计算机采集处理系统包括温度传感器、压力传感器和计算机，将所述温度传感器、压力传感器采集到的数据直接输入计算机进行处理。

进一步地所述恒温柜或池中具有所述多功能样品腔的数量为1～4之间。

进一步地所述多功能样品腔还包括可调节的喷嘴，所述喷嘴上均匀分布孔径的筛网，所述喷嘴根据外来流体的粘度可调整所述筛网的大小和所述喷嘴的方向。

进一步地所述模拟评价装置能测量煤层气的解吸量。

进一步地所述不同形态煤层气藏为粒状、柱状或不规则片状。

煤层气藏首先是吸附气藏，煤层气吸附于煤基质中，不同地区、不同煤阶煤储层形态各不相同。煤层气开发过程中，不同用途外来流体粘度各不相同。室内研究过程中，可通过控制不同污染方向进行损害影响因素的研究。

打开储层后，煤层气首先要受到外来流体污染，随着储层压力的逐渐降低，吸附于煤基质中的煤层气才能逐渐解吸出来。然而不同类型外来流体，同类型外来流体不同组成对煤储层污染程度各不相同，对储层损害及煤层气解吸和渗流程度各不相同。