[实用新型]一种测定煤岩各向渗透率的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤层气开发渗流力学技术领域，特别涉及一种测定煤岩各向渗透 率的实验装置。

背景技术

煤层气是一种重要的非常规天然气资源，它主要以吸附态赋存于煤岩基质孔隙表 面。开发煤层气时，采用排水降压的方式，使吸附气发生解吸，然后通过割理(煤岩 中的裂缝主要是割理)渗流到生产井筒。割理是煤层气流到生产井的主要通道，由面 割理和端割理组成，二者均与煤层基本垂直，且二者之间也近乎垂直。割理的特征使 得煤岩渗透率具有各向异性，即煤岩面割理、端割理和垂向的三个渗透率各不相同。 对煤岩各方向的渗透率进行实验测量，是煤层气开发中的一项重要基础工作。

目前测定煤岩渗透率的方法通常是：首先从煤心或煤块上钻取圆柱状的小煤样， 其直径为25mm或38mm，长度与直径之比大于或等于1；然后将煤样端面切平整，并 将端面和柱面打磨光滑，然后将煤样外围涂上几层硅橡胶，并套上橡胶套放入夹持器 中；然后沿着垂直煤端面的方向进行注采；最后利用注入压力、流出压力和流量等数 据，根据达西定律计算渗透率。

这种实验方法主要有三个缺陷：(1)测量的渗透率误差较大，因为煤岩是一种比 较脆而易碎的物质，从煤心或煤块中钻取圆柱状的小煤样时，容易破坏煤中的割理和 其它裂缝；(2)测量煤岩面割理方向、端割理方向和垂向三个方向的渗透率时，实验 工作量重复性较大，因为需要沿着三个不同方向分别钻取圆柱状的小煤样，每个煤样 只能用于测定一个方向的渗透率；(3)测量的渗透率受煤岩非均质性的影响较大，因 为煤的非均质性比较强，钻取的岩心并一定能较好地代表煤块、更不能代表煤层的渗 透率。

此外，在常规油气藏渗透率测定实验中，对于各向异性较强的储层的岩心，还有 另外一种测定各向渗透率的方法，其主要步骤是：沿柱形岩心轴线钻孔，从中心圆孔 注入流体，然后测量岩心外壁各方向的流量，以此数据为基础计算岩心各向异性渗透 率的主方向和主值。该方法存在的问题是测取岩心外壁各方向的流量较困难且不太准 确，而且在求解时各向异性渗流分析比较困难。

另外，现有采用的测定原煤渗透率的实验装置，在煤样的每个面仅连接一个流体 管线接头作为流体流动通道，对于常规渗透率实验而言，由于煤样较小，单个管线注 入后煤样内流线仍然可以近似为线性流，但如果采用煤样为“不规则大尺寸”样品， 若仍采用单个流体管线注入，由于管线与样品接触面积较小，其流型将不在是简单的 线性流，而可能呈现放射性的球形流，但由于现有的实验装置可能与常规的一维线性 流型存在一定偏差，而球形流公式处理实验数据较为复杂，影响测试及数据处理的精 度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种使得测试装置的流型接近线性流假设，提高测试及 数据处理精度的测定煤岩各向渗透率的实验装置。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种测定煤岩各向渗透率的实验装置，包括 煤岩夹持机构、流体注入机构和流量计量机构，所述流体注入机构和所述流量计量机 构分别与所述煤岩夹持机构相连，所述煤岩夹持机构包括夹持器，所述夹持器具有圆 柱状钢质容器外壳，在所述钢质容器外壳内容装有煤样密封块，所述煤样密封块包括 立方体状煤样，分别设置于所述立方体状煤样的各个表面上的多个流体管线接头，以 及包裹于所述煤样和所述流体管线接头外部的环氧树脂密封层，在所述煤样密封块与 所述钢质容器外壳的内壁之间的空腔中填充有增压流体，各所述流体管线接头上分别 连接有与所述煤样的各个表面相连通的多条流体管线，各所述流体管线经由所述环氧 树脂密封层、填充有所述增压流体的所述钢质容器外壳的空腔及所述钢质容器外壳的 壳体延伸至所述钢质容器外壳的外部。

如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，在所述圆柱状钢质容器外壳 的柱面、顶面和底面分别开设有与各所述流体管线相对应的多个孔眼，各所述流体管 线分别穿过其邻近对应的所述孔眼并延伸至所述钢质容器外壳的外部。

如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，在所述圆柱状钢质容器外壳 的顶面还开设有用于与外部围压泵相连接的围压注入孔。

如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，所述圆柱状钢质容器外壳的 柱面上的孔眼设有30-50个。