[发明专利]煤层气井定量化排采实验装置及排采控制方法

权利要求书

1.一种煤层气井定量化排采实验装置的排采控制方法，其特征在于，所述煤层气井定量化排采实验装置包括：监控系统、排采模拟系统和供给回收系统，

所述排采模拟系统包括：用于放置岩心样品的岩心夹持舱、设置在所述岩心夹持舱外的加压舱、设置在所述加压舱外的恒温箱，与所述岩心夹持舱相连通的真空泵，与所述加压舱相连通的加压泵；

供给回收系统包括：与所述岩心夹持舱的一端相连通的氦气瓶、甲烷气瓶、供水箱，与所述岩心夹持舱的另一端相连通的回水箱、氦气回收气瓶、甲烷回收气瓶，设置在所述氦气瓶的出口端的氦气供气调压阀、设置在所述甲烷气瓶的出口端的甲烷供气调压阀、设置在所述供水箱的出口端的供水调压阀、设置在所述回水箱的入口端的回水调压阀、设置在所述氦气回收气瓶的入口端的氦气回收调压阀、设置在所述甲烷回收气瓶的入口端的甲烷回收调压阀，用于对所述供水箱中的水进行增压后供入所述岩心夹持舱的加压水泵；

所述监控系统包括：控制器，以及与所述控制器电性连接的供气压力传感器、供水压力传感器、出口压力传感器、甲烷回收压力传感器、供气流量计、供水流量计、氦气回收流量计、甲烷回收流量计、回水箱液位显示器；

所述方法包括：

准备操作，包括：调节恒温箱的温度为原始地层温度，保持所有阀门关闭，打开真空泵，将岩心夹持舱抽真空后关闭真空泵；打开加压泵将三个方向主应力加至原始地应力；打开氦气供气调压阀让氦气缓慢充入岩心夹持舱；待供气压力传感器示数与出口压力传感器示数显示为平均地应力后关闭氦气供气调压阀；

改造煤样，包括：保持所有阀门关闭，加压泵卸去全部围压，用真空泵将岩心夹持舱气压抽至大气压；将煤样改造为适合岩心夹持舱的圆柱体，放入岩心夹持舱；所有阀门保持关闭，用真空泵将岩心夹持舱抽真空，再用加压泵将三个方向的主应力反复从0MPa增加到5MPa，以预定步长和时间间隔，缓慢同步循环进行老化处理；老化处理后将三个方向主应力以相同的步长、时间间隔缓慢同步增加至原始地层应力；

测孔隙度，包括：打开氦气供气调压阀，其余阀门保持关闭；当供气压力传感器示数与出口压力传感器示数均稳定在地层压力后，关闭氦气供气调压阀；

进行气测渗透率实验，包括：打开氦气供气调压阀、氦气回收调压阀，调节至供气压力传感器示数为地层压力，出口压力传感器示数为小于地层压力0.5MPa，稳定后读取氦气回收流量计示数；

进行吸附实验，包括：关闭所有阀门，用真空泵将岩心夹持舱内抽真空；打开甲烷供气调压阀，控制甲烷供气调压阀使得压力传感器示数从0MPa逐渐增加到地层压力，在每一个压力点上，等待至出口压力传感器示数与供气压力传感器示数相同后记录高压甲烷气瓶的压力；

进行注水驱替及水相渗透率测试，包括：打开加压水泵，供水调压阀和回水调压阀，保持供水压力传感器大于地层压力0.5MPa，保持出口压力传感器等于地层压力，等待至供水流量计示数稳定以及供水流量计示数与回水量之差保持稳定后，记录稳定后的回水量；关闭加压水泵、供水调压阀，等待供水压力传感器示数下降至地层压力后关闭回水调压阀；

进行定量化排采模拟，包括：先根据甲烷回收压力传感器示数、回水箱液位显示器示数和实验室温度，计算得到回水箱中气体在常温常压下的体积；打开回水调压阀和甲烷回收调压阀，根据设定好的井底流压，由控制器自动调节回水调压阀，保持出口压力传感器示数与井底流压下降轨迹相吻合，控制器监测并记录每一时刻的供水压力传感器示数、出口压力传感器示数，回水箱液位显示器示数，甲烷回收压力传感器示数，甲烷回收流量计示数。

2.如权利要求1所述的排采控制方法，其特征在于，还包括确定所述岩心夹持舱的容积，确定过程如下：

获取将氦气瓶的压力p₀、p₀’，氦气瓶的容积V₀，实验室温度T₀、对应的压缩因子Z₀、Z₀’分别代入公式n＝p×V/(Z×R×T)并相减，得到注入氦气的摩尔量n；

再根据恒温箱温度T、供气压力传感器示数p，对应的Z因子，气体常数R由公式V＝n×Z×R×T/p可得到此时岩心夹持舱容积V₁。

3.如权利要求2所述的排采控制方法，其特征在于，经过所述改造煤样操作后，将岩心夹持舱的容积V₁视为岩样视体积。