[发明专利]煤层气井排采过程气压传播模拟方法、装置与模拟实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层气井排采过程气压传播模拟方法、装置与模拟实验系统。

背景技术

煤层气井的开采主要依靠于石油、天然气井的开采设备，煤层气和天然气虽然都主要是以甲烷为主的能源，但其开采机理有本质的区别。煤层气主要是以吸附状态赋存于煤层中，要把吸附在煤层中的气体采集出来，首先需要通过一定的手段把吸附的气体转变为游离状态，目前，通过排水使储层压力降低是煤层气井排采的主要手段。天然气主要是以游离状态赋存在砂岩、页岩等储层渗透性较好的岩石中，主要是靠储层的压力来进行采集。煤层气处于吸附状态时，其气压几乎为零，只有当煤层气从吸附状态转变为游离状态时，气压才会大幅度增加，因此解吸出来的游离气量的多少及储层空间大小在一定程度上决定了气压的大小；而解吸出来的气体是不 断在变化的，因此气压也是不断变化的。而天然气主要靠储层压力来进行采集，开采时气压一直在减少的，因此煤层气井在排采过程中气压传播不能借鉴天然气的气压传播规律。“排水—降压”是目前煤层气井的主要采气方式。当降到煤层气的临界解吸压力以下时，气体开始解吸，使煤储层中的气体压力发生改变，气体压力的变化，反过来又对气体的解吸速度、液面的高度、煤粉的运移产生重要的影响。煤储层含气量、渗透率、吸附饱和度、储层压力等的不同，导致不同的煤层气井排采时气压传播变化规律的不同。若排采时气体解吸的速度过快，气体压力过大，可能造成煤粉的运移，储层渗透率大大受到伤害，影响后期的产气；若排采时气体解吸的速度过慢，造成的气体压力较小，可能使解吸的游离气发生再次吸附，一方面影响产气效果，同时也可能增加排采成本。

现在通常通过理论计算解析煤层气井排采过程中气压传播变化规律，由于理论计算过于复杂，建模困难，所以效果不佳。为了更好地了解煤层气井排采过程中气压传播变化规律，更好地指导煤层气井的排采工作制度，提高煤层气井的产气高峰，亟需研制一套模拟实验装置，能对煤层气井排采过程中吸附气转变成游离气的临界压力、吸附气转变成游离气后的气压进行模拟，掌握排采过程中气压传播变化规律，提高煤层气井的产能。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤层气井排采过程气压传播模拟方法、装置与模拟实验系统，用以解决现有技术纯粹利用理论计算，效果不佳的问题。

方法方案：一种煤层气井排采过程气压传播模拟方法，用注有设定压力气体的两个以上的气罐模拟不同位置的含气煤层；通过在两两气罐之间用带有单向阀的管道连通来模拟相邻含气煤层之间的气体单向运移；通过调节单向阀的开启压力差来模拟煤层中游离煤层气在运移时所需要的压力差。

监测所述各气罐压力和单向阀的流量，观测气罐中气体压力的变化，作为研究气体压力变化规律的依据。

装置方案：煤层气井排采过程气压传播模拟装置，包括至少一个用于在实验中设定煤层中游离气在运移时所需压力差的单向阀，该单向阀具有进气口与出气口，每个所述单向阀的进气口连接一个用于模拟该单向阀上游煤层压力状态的上游气罐，每个所述单向阀的出气口连接一个用于模拟下游煤层压力状态的下游气罐；上游气罐与下游气罐均具有与相应单向阀对应相通的阀连通口。

所述模拟装置为直线型模拟装置，直线型模装置由中心气罐与一条支路构成，所述支路由第一单向阀、第二单向阀、外层气罐和内层气罐构成；第一单向阀的上游气罐为所述外层气罐，第一单向阀的下游气罐为所述内层气罐，第二单向阀的上游气罐为所述内层气罐，第二单向阀的下游气罐为所述中心气罐；内层气罐通过相应的阀连通口分别连接第一单向阀的出气口与第二单向阀的进气口。

所述模拟装置为辐射型模拟装置，该辐射型模拟装置由中心气罐与至少两条支路构成，每条支路由第一单向阀、第二单向阀、外层气罐和内层气罐构成；第一单向阀的上游气罐为所述外层气罐，第一单向阀的下游气罐为所述内层气罐，第二单向阀的上游气罐为所述内层气罐，第二单向阀的下游气罐为所述中心气罐；内层气罐通过相应的阀连通口分别连接第一单向阀的出气口与第二单向阀的进气口；所述中心气罐通过对应的阀连通口连接各支路的第二单向阀。