[实用新型]一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置

说明书

本实用新型涉及煤层气开采领域，具体的说是一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置。装置部分包括煤层模拟系统、注气系统以及数据系统；煤层模拟系统包括用于容纳含裂隙煤样的箱体、加热单元、液压伺服单元及注水单元；注气系统包括甲烷气瓶、氮气气瓶、二氧化碳气瓶、气体增压泵、第一参考缸、第二参考缸、第三参考缸以及配气罐；第一参考缸、第二参考缸以及第三参考缸的进口均通过气体增压泵分别与甲烷气瓶、氮气气瓶以及二氧化碳气瓶的出口相连，配气罐的进口通过气体增压泵与氮气气瓶和二氧化碳气瓶的出口相连，第一参考缸、第二参考缸、第三参考缸以及配气罐的出口均与箱体进口相连。本实用新型可为煤层气资源的高效开发提供技术支撑。

技术领域

本实用新型涉及煤层气开采领域，具体的说是一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置。

背景技术

煤层气作为一种非常规天然气，目前在世界范围内已大面积开采，我国煤层气资源丰富，2000米以浅煤层气资源量达36.81×10¹² m³,，其开发利用可以有效解决我国常规天然气市场供应量不足这一局面。

然而，我国煤储层具有“低压、低饱和、低含气量”的特征，储层降压困难，气体临界解吸压力低、气体解吸困难，由此造成我国煤层气开发效率低下，严重制约了我国煤层气产业的发展。为了提高煤层气资源采收率，常采取储层改造和增产措施，以提高煤层气抽采效果。传统的储层改造工艺技术主要包括水力压裂、水力冲孔、水力割缝、保护层卸压等。其中，向原位煤层注入二氧化碳或氮气，置换驱替甲烷提高煤层气资源采收率，作为一项新的工艺技术手段，目前尚处于理论研究和先导性试验阶段。针对不同地质条件下注气强化煤层开发时的注气压力、注气方式等关键科学问题认识不清，限制了该工艺的工程应用。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置，以期为注气强化煤层气开发提供一种实验装置，提高注气强化煤层气工艺技术的实施，为煤层气资源的高效开发提供技术支撑。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置，包括煤层模拟系统、注气系统以及数据系统；

煤层模拟系统包括用于容纳含裂隙煤样的箱体、用于加热含裂隙煤样的加热单元、用于向含裂隙煤样施加载荷的液压伺服单元以及用于向含裂隙煤样注水的注水单元；

注气系统包括甲烷气瓶、氮气气瓶、二氧化碳气瓶、气体增压泵、用于容纳增压甲烷的第一参考缸、用于容纳增压氮气的第二参考缸、用于容纳增压二氧化碳的第三参考缸以及用于容纳增压氮气和增压二氧化碳混合气的配气罐；第一参考缸、第二参考缸以及第三参考缸的进口均通过气体增压泵分别与甲烷气瓶、氮气气瓶以及二氧化碳气瓶的出口相连，配气罐的进口通过气体增压泵与氮气气瓶和二氧化碳气瓶的出口相连，第一参考缸、第二参考缸、第三参考缸以及配气罐的出口均与箱体进口相连；

数据系统包括数据采集箱和计算机，数据采集箱用于收集箱体进出口位置气体的流量和压力数据，计算机与数据采集箱相连并用于根据流量和压力数据以绘制驱替含裂隙煤样中甲烷气体的气体流量曲线。

优选的，加热单元为设置在箱体上的第一电加热器；液压伺服单元包括设置在箱体端部的轴压加载器、设置在箱体外周的围压加载器以及与轴压加载器和围压加载器相连的油压泵；注水单元包括水箱以及连接在水箱和箱体之间的高压水泵。

优选的，箱体的进口管路上设有第八控制阀门，箱体的出口管路上沿相背于箱体的方向依次设有出气端阀门、第三气体压力表以及第三气体流量计；在油压泵的出口端还设有用于控制油压泵分别向轴压加载器和围压加载器输出的油压管线阀门；在高压水泵和箱体之间的的连接管路上依次设有注水管线阀门和注水流量计。