[发明专利]多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验方法

说明书

本发明公开了一种多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验方法，包括以下步骤：试验准备、加载应力、瓦斯吸附、煤层气开采、结束一次试验和同组其他试验。其中试验采用的试件箱的内底透气板分区设置，并在各个透气板下方设置气流通道，采用的抽采管包括与透气板一一对应的多个内管，在型煤成型时，试件箱内的煤层与透气板一一对应，煤层之间间隔有相似材料用于模拟岩层，从而针对多层叠置含气系统垂直井提出了新的模拟试验方法，便于进行单层依次开采模拟和多层递进开采模拟，并且可以根据需要对不同煤层设置不同瓦斯含量，更加逼真地模拟现实情况，便于为多层叠置含气系统垂直井开采的方案选型提供实验依据。

技术领域

本发明属于煤层气开采模拟试验技术领域，具体地讲，特别涉及一种多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验方法。

背景技术

目前，随着经济持续发展对能源需求的日益增加和常规油气资源的日益短缺，世界各国都在积极寻找开发新的能源，以弥补常规油气资源的缺口。煤层气（俗称瓦斯）是制约煤矿井下安全生产的主要因素之一，但也是一种优质的能源，可用于发电、取暖、化工等众多领域。因此，合理地开发煤层气资源，不仅可以大幅减少矿难事故的发生，而且有助于减少国民经济对常规油气资源的依赖。

中国地域辽阔，煤层气资源丰富，资源总量为30×10¹²～35×10¹²m³，其中埋深300～1500m范围内煤层气总资源量约为25×10¹²m³。随着传统煤层气勘探开发热点地区(沁水盆地、鄂尔多斯盆地等)的研究逐渐完善，其他地区、类型的煤层气藏成为煤层气行业新的研究、勘探、开发增长点。滇东黔西地区煤层气资源勘探是国家“十三五”规划的内容之一，该区具有“一弱、两多、三高、四大”的地质特点：即龙潭组富水性弱，控气构造类型多和煤层层数多，煤层含气量高、资源丰度高、储层压力及地应力高，以及煤层气资源量大、煤级变化大、煤层渗透性变化大和地质条件垂向变化大。相比单一煤层而言，多煤层条件下的煤层气储藏具有其特殊性，前人基于对织纳煤田水公河向斜的分析研究，初步提出和论证了“多层叠置独立含煤层气系统”的学术观点。

由于西南地区的上述地质条件特点，一方面构成了该区丰富的煤层气资源基础，另一方面我国北方乃至国外行之有效的煤层气常规开发技术在该区无法适用。目前关于煤层气开采的研究多集中在单一煤层，急需新理论、新技术、新工艺来指导西南地区多层叠置含气系统垂直井开采。因此，针对该区地质条件的这一特殊性，研究和发展适用的开采工艺和技术，成为推进该区煤层气规模性开发的必然选择。所以，开展多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验，研究其开采过程中储层物性动态演化规律及层间干扰机制，对协调多层叠置发育地区各系统进行有序、递进开发，避免开采过程中系统间的相互干扰，实现煤层气资源高效经济开发，具有十分重要的理论研究价值和实际指导意义。

传统的煤与瓦斯抽采模拟试验箱和抽采管均针对单层含气系统设计，并不能模拟多层叠置含气系统，也不能实现多层叠置含气系统垂直井的分层抽采。申请号为“201310025098.1”的发明专利提供了一种“多场耦合煤层气抽采模拟试验方法”，在该专利的申请文件中介绍了用于模拟多煤层含气系统开采的设备和方法，但是该方法和设备只能用作多煤层合层同时开采，无法进行单层依次开采或递进开采试验，并且无法观测不同煤层各自的瓦斯流量，不利于研究不同煤层之间的相互影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可用于进行单层依次开采、多层递进开采、合层开采的多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验方法，便于为多层叠置含气系统垂直井开采的方案选型提供实验依据。

本发明的技术方案如下：一种多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1、试验准备

1a)将煤样破碎并筛分备用，准备相似材料备用，所述相似材料用于模拟煤层之间的岩层，对传感器进行编号备用；