[实用新型]地层条件下煤储层增产改造实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，尤其是可以有效模拟原位地层条件下煤储层多种增产改造方式及其效果的地层条件下煤储层增产改造实验装置。

背景技术

随着我国能源结构不断优化，对天然气的需求不断增大，天然气供需矛盾日趋突出。我国煤层气资源量巨大，据全国新一轮油气资源评价结果，我国埋深2000m的煤层气地质资源总量为36.8万亿立方米，与常规天然气资源基本相当，是我国形成天然气增长点的重要资源。然而我国煤层渗透率普遍偏低，影响我国煤层气规模化、商业化开发，特别是是深部煤层处于高应力、较高高温、高地层压力下渗透率更加恶化，据实测数据800m 以深煤层渗透率大都小于甚至远小于0.1mD，这给深部煤层气资源开采造成极大困难。因此，要采出/抽出深部煤层气资源必须采取储层改造增渗措施。而增产方式包括很多种：比如物理压裂、洞穴完井及化学改造，如何针对储层特点，优选储层改造方式，对于我们提高煤层气采收率和效率意义重大。

目前国内外尚未见到组合模拟不同煤储层增产改造实验装置，不能满足洞穴水力压裂、泡沫压裂及裸眼洞穴增产方式模拟的要求；现在国内已研制出三轴水力压裂设备，如中石油廊坊分院及中国石油大学，但是均未考虑温度因素，且无法同时测试增产改造过程渗透率变化，对于改造效果分析多基于裂缝描述；由于煤储层压裂造缝起裂、延伸及扩展的发育规律，现在数值模拟方式分析难以准确模拟增产改造效果；原位煤层现场施工方式分析增产改造方式可行，但是成本过高、效率低，且地下煤层复杂难于清楚掌握影响改造效果因素以及如何最优化改造方式。

实用新型内容

为了克服现有的技术不能有效模拟多种地层条件以及煤储层增产改造方式的问题，本实用新型提供了一种地层条件下煤储层增产改造实验装置，该实验装置不仅可以组合模拟不同煤储层增产改造方式，还可以准确分析模拟增产改造效果，成本低、效率高、易于操作，有效节约了人力物力，给科研工作者带来了很大的便利。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该实验装置设有一个平板状的载荷平台，载荷平台上设有电加热恒温箱，电加热恒温箱为实验岩心提供温度，电加热恒温箱中装有煤样，煤样的外围依次设有密封胶套及带管线孔的岩心夹持器，密封胶套可密封岩心，使之与外部流体隔离，岩心夹持器可用来夹持住岩心，固定岩心，并提供压力加载的平台，岩心夹持器的X、Y、Z方向分别加载有X向围压加载装置、Y向围压加载装置及Z向围压加载装置，实验油管依次穿过电加热恒温箱的箱壁、岩心夹持器及密封胶套插入到煤样中，实验油管的外部吻合嵌套有实验套管，实验油管与管线Ⅰ及管线Ⅱ的一端相连，管线Ⅰ与管线Ⅱ的另一端分别连通着气瓶及水箱，气瓶与增加泵相连，管线Ⅰ与管线Ⅱ上均设有控制阀门及压力计；所述实验油管的侧面分别连接着煤屑收集箱及压力快速释放箱，实验油管与压力快速释放箱之间设有流量控制器；所述带管线孔的岩心夹持器的六个面均连接有管路，管路与气液分离装置相连通，气液分离装置连接有气体流量计及液体流量计。

该实验装置进行气/水压裂模拟实验的步骤如下：

（1）初始条件设定：将煤样固定好，按照实验设计的地层条件下样品所处的温度及压力环境，调节电加热恒温箱、X向围压加载装置、Y向围压加载装置及Z向围压加载装置到设计的温度和围压，打开气瓶和控制阀门，使用增压泵增压至地层条件下流体压力，使煤样的初始储层流体压力达到平衡。

（2）压裂实验：平衡后，进一步改变增压泵的压力至设计的压裂压力，通过实验油管，注入到煤样中，进行压裂实验模拟。

（3）压裂煤粉清理：压裂实验结束后，由于会产生碎屑堵塞裂缝，因此须对压裂煤粉清理，打开钻孔煤屑收集箱阀门，仍然通过步骤2的方式使实验油管气体连续注入，返吹煤粉至煤屑收集箱；

（4）渗透率测定：再按照设计的压力，如步骤2中程序，通过实验油管向煤样端面中心孔注入气体，流体从轴心孔进入煤样，通过分布在岩心夹持器四侧表面的流体计量系统，测量煤样外表面不同方向的流量或流速，同时记录中心钻孔注入压力与岩心外表面压力之差，根据测得煤样内外压差和流量来计算四个方向渗透率，进而分析压裂效果。

该实验装置进行洞穴完井模拟实验的步骤如下：