[发明专利]多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验设备

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设备，包括箱体和箱盖，在箱体的一端插装有抽采管、另一端插装有第一水平压头，在箱体的一侧插有至少两个第二水平压头，在箱盖上插有与第二水平压头一一对应的竖向压头，在每一压头的内端各自固定有压板，在箱体内底设有与竖向压头一一对应的透气板，每一透气板下方均设有气流通道；抽采管包括固定在箱体上的外管和插在外管内的内管，在外管上设有与透气板一一对应的抽采区，每一抽采区上均开有外抽采孔，相邻两个抽采区之间有隔板，内管与抽采区一一对应，内管的内端开有位于对应抽采区内的内抽采孔，从而提供了一种使用方便、高效的多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验设备。

技术领域

本发明属于煤层气开采技术领域，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设备。

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。

而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“201310025114.7”的发明专利提供了一种“多煤层联合开采过程中煤层气抽采试验方法”，在该专利的申请文件中同时介绍了一种用于多煤层联合开采模拟试验的试验箱和抽采管。其中试验箱上沿长度方向设有多个水平压头和竖向压头，抽采管采用外管和内管的结构，其中内管由多段对接而成。采用这种试验箱和抽采管，在对多煤层进行抽采时，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，并且，无法进行单层依次开采或递进开采试验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用方便、高效的多层叠置含气系统垂直井开采模拟试验设备。