[发明专利]一种煤层气井排采产出煤粉运移模拟试验装置

说明书

本发明公开了一种煤层气井排采产出煤粉运移模拟试验装置，属于煤层气开采领域，装置中的平流泵(13)的出口管路串接背压阀(14)、电磁流量计(16)后与活塞搅拌容器(1)的上腔连通，活塞搅拌容器(1)的下腔与岩心夹持器(5)的轴向入口连通；岩心夹持器(5)的进口处设有压力传感器I(4)，出口管路置于天平(11)上的容器中；电磁阀(7)两端分别与空压机(6)和液体增压泵(8)连接，液体增压泵(8)的出口与岩心夹持器(5)环压的进口连通；装置还包括用于监测可控制的电气控制及监控系统。该装置能够完成煤层气开采过程中煤层流体及煤粉的运移及淤堵试验。该装置控压、控流量精度高，压力、流量波动性小，容易安装、操作简单。

技术领域

本发明涉及一种在实验室内模拟煤粉运移的试验装置，特别是涉及一种煤层气井排采产出煤粉运移模拟试验装置，属于煤层气开采领域。

背景技术

随着我国国民经济的发展，传统能源的供应量逐渐减少，而且在生产生活中排放的大量二氧化碳所产生的温室效应已经严重威胁到整个自然的生态安全，人类对新型、清洁能源的需求越来越大，因而煤层气作为一种新型、清洁能源受到了广泛关注。我国具有丰富的煤层气资源，煤层气开发对缓解我国油气资源紧张现状、减轻矿井灾害程度、减少温室气体排放等具有重要意义。经统计沁水盆地南部部分煤层气井煤粉产出量较大，平均检泵周期为6个月，频繁的检泵作业对气井生产动态产生负面影响，同时也增加了煤层气的排采成本。煤粉运移规律的研究已成为煤层气开发技术的核心难题之一，对煤储层保护以及生产参数的科学确定具有重要意义。但是，目前煤粉来源等尚不清楚，煤层气井排采过程中产出煤粉的机理研究未见报道，严重阻碍了煤粉防治和有效排采管控的实施。

鉴于此，在试验室内模拟煤储层围压条件，实现煤层气开采过程中煤层流体及煤粉的运移试验过程，对研究煤粉的运移规律具有重要的理论指导意义，对于指导煤层气的生产作业具有实际指导意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种煤层气井排采产出煤粉运移模拟试验装置，该装置能够完成煤层围压环境下，煤层气开采过程中煤层流体及煤粉的运移及淤堵试验，得到试验条件下煤粉的流量、流速、压力降等试验数据，并得到最终的煤层流体及煤粉的运移及淤堵试验结果。本装置控压、控流量精度高，压力、流量波动性小，数据显示准确、直观，且结构紧凑、便于控制、容易安装、操作简单。

为了达到上述目的，煤层气井排采产出煤粉运移模拟试验装置，包括活塞搅拌容器、岩心夹持器、空压机、电磁阀、液体增压泵、天平、平流泵、背压阀、电磁流量计和电气控制及监控系统，所述的平流泵的进口管路口置于容器III内，出口管路依次串接背压阀、电磁流量计后与活塞搅拌容器的上腔连通，活塞搅拌容器的下腔与岩心夹持器的轴向入口连通；岩心夹持器的轴向出口管路口置于容器II内，岩心夹持器的轴向进口管路上设有压力传感器I，容器II放置在天平上；电磁阀两端分别与空压机和液体增压泵连接，液体增压泵的进口管路口置于容器I内，出口与岩心夹持器环压的进口连通，岩心夹持器环压的出口管路口置于容器I内；所述的电气控制及监控系统由电气元件及控制软件组成；

进一步的，在平流泵的出口管路上设有阀门一，在电磁流量计的出口管路上设有阀门二，在活塞搅拌容器上腔进口管路上设有阀门三，在活塞搅拌容器下腔与压力传感器I之间连接管路上设有阀门四，在岩心夹持器的进口管路和出口管路上分别设有阀门八和阀门十一，在液体增压泵和岩心夹持器环压的连接管路上设有阀门九，在岩心夹持器环压的出口管路上设有阀门十；

进一步的，所述的活塞搅拌容器包括容器筒、活塞和搅拌器，活塞置于容器筒内，其轴线与容器筒的轴线重合，搅拌器与容器筒的下腔底部连接；

进一步的，试验装置还包括备用的活塞搅拌容器，两个活塞搅拌容器的上腔和与平流泵出口连通的管路并联连通，下腔和与岩心夹持器轴向进口连通的管路并联连通；备用的活塞搅拌容器的上腔进口管路上设有阀门五，其下腔与压力传感器I之间的连接管路上设有阀门六；

进一步的，在背压阀和电磁流量计之间的管路上设有压力传感器II；