[发明专利]一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法

说明书

本发明公开了一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法，箱体上设有入口和出口，箱体的入口与泵入装置连接，空心可视化管柱上设有能够与箱体的出口密封连接的密封连接口，箱体的出口与密封接口连接且箱体出口的角度可调，密封连接口作为空心可视化管柱的入口，空心可视化管柱上还设有出口，空心可视化管柱的出口与分离器的入口连接，分离器用于固液分离，计量装置用于对分离器分离出的固体的质量进行计量，箱体是透明的，可视化监控装置用于实时拍摄箱体内腔的图像。本发明能够实现煤层不同射孔角度体积压裂裂缝内煤粉向水平井水平段井筒内运移的实时监测和定量表征，为压裂射孔设计提供技术支持，提高煤层气采收率。

技术领域

本发明属于石油与天然气开发技术领域，主要用于抑制煤层体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟，特别涉及一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法。

背景技术

随着常规油气资源逐渐进入开发的中后期，而非常规储层油气资源储量十分丰富，所以需要加大力度开发非常规油气资源。煤层气资源储量丰富，开发潜力大，可作为清洁能源的优质补充。近年来，煤层气开发井逐渐由直井向水平井发展，但由于煤层抗拉及抗压强度低、弹性模量小、泊松比小，易破碎和坍塌，所以在对储层进行压裂时会产出大量煤粉，煤粉在储层中沉降不仅影响流体运移通道，导致渗透率降低，而且煤粉运移到井内聚集沉淀或进入排采系统，将导致埋泵和卡泵，引起频繁检泵和修井作业，严重影响煤层气井的排采进而影响煤层气井产气潜力。由于重力作用，如果煤层压裂裂缝在水平段顶部，裂缝中的煤粉会更易于沉入井筒中从而影响煤层气稳定开采。而针对煤层气水平井开发进行定向射孔，在水平段顶部压裂裂缝长度为下部裂缝三分之一到二分之一，可减小煤粉运移到井筒。

因此，通过模拟煤层体积压裂裂缝内煤粉向井筒内运移从而为减少煤层气实际开采过程中煤粉向井筒中运移量提供理论依据，实现煤层气井产能最大化具有重要意义。目前为止，用于抑制煤层体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的方法包括在煤层气开发选区和布井阶段对构造、水文、煤体结构等影响煤粉产出的静态地质因素进行地质分析和地球物理解释从而避开易产出煤粉区域和层段；对无机矿物含量高煤层采用酸化压裂减少次生煤粉的生成；对产煤粉的井采用煤粉浓度监测，当煤粉浓度达到设定浓度后产生预警提示。然而，地质分析和地球物理解释方法的预测分析结果与实际可能有差异；酸化压裂技术易伤害储层；煤粉浓度监测无法进行实时监测。因此，亟需形成一套经济、实用的抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法。

发明内容

为了解决上述难题，本发明的目的在于提供一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法，本发明能够实现煤层不同射孔角度体积压裂裂缝内煤粉向水平井水平段井筒内运移的实时监测和定量表征，为压裂射孔设计提供技术支持，提高煤层气采收率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，包括空心可视化管柱、箱体、泵入装置、分离器、计量装置和可视化监控装置，所述空心可视化管柱用于模拟煤层气开采中水平井的水平段井筒，箱体用于模拟体积压裂过程中产生的裂缝，箱体上设有入口和出口，箱体的入口与泵入装置连接，泵入装置用于向箱体中泵入煤粉与液体的混合液，空心可视化管柱上设有能够与箱体的出口密封连接的密封连接口，箱体的出口与所述密封接口连接且箱体出口的角度可调，所述密封连接口作为空心可视化管柱的入口，空心可视化管柱上还设有出口，空心可视化管柱的出口与分离器的入口连接，分离器用于固液分离，计量装置用于对分离器分离出的固体的质量进行计量，所述箱体是透明的，可视化监控装置用于实时拍摄箱体内腔的图像。

优选的，所述箱体采用一端设有出口、内腔表面平滑的回转体，箱体的入口设置于箱体的中部或底部。