[發明專利]煤層氣藏受外來流體污染造成氣藏損害的模擬評價裝置

有效

• 申請號: 201210004170.8
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102536222A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 賴曉晴;蘇義腦;楊恒林;屈沅治;孫金聲;田中蘭;申瑞臣;何愛國;王開龍;王奎才
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

【技術領域】

本發明涉及一種煤層氣藏的實驗室裝置，它涉及到一種模擬不同形態的煤層氣藏，受到不同用途外來流體污染后，對煤層氣解吸和滲流能力的實驗室評價。

【背景技術】

煤層氣，即煤層甲烷，分子直徑為0.38nm，以單分子層形式儲存于煤儲層的孔隙中，孔徑微小而致密，多數為納米級。煤巖是有機巖石，由大分子結構組成，大分子側鏈官能團具有一定的活性，外來流體侵入時極易與這些活性官能團反應。煤的大分子結構極其復雜，煤層氣藏開發所涉及的外來流體化學成分極為復雜。它對煤儲層產生輕微的污染，就有可能導致煤儲層孔隙和滲流通道的嚴重損害，導致吸附于煤基質中的煤層氣無法解吸出來，更談不上通過滲流通道產出。

煤層氣藏具有基質孔隙和裂隙孔隙的雙孔隙系統特征，主要以單分子層的形式吸附于孔隙中。煤層氣藏的這一儲層特征不同于游離氣藏(常規天然氣藏或油藏)，吸附態煤層氣體必須解吸成游離氣后才能如常規油氣的方式產出。

目前煤層氣藏受外來流體損害的評價裝置沿用的是游離氣(常規油氣)的損害評價裝置和評價方法。煤層氣藏的基質為有機巖，基質孔隙的孔徑多數以納米級為度量單位，外來流體的侵入極易與這種基質體發生一系列物理化學反應，引起基質體的損害，如孔隙封閉等，導致煤層氣無法解吸，影響對煤層氣藏產量的正確判斷。因而常規油氣藏的評價裝置不適用于煤層氣藏損害的評價。

我國開發的煤層氣儲層主要為高煤階煤層氣儲層，其儲層特征為低壓、低孔、低滲，不同于美國成功開發的煤層氣儲層，所開發的煤階及煤層氣儲層滲透率對比見表。

表??美國和中國開發煤層氣的煤階和滲透率對比

注：括號內為試井滲透率測試值

因而國外煤層氣藏損害評價方法也不完全適用于國內煤層氣藏的損害評價，必須根據我國煤層氣儲層特點進行煤層氣儲層損害和評價技術研究。

【發明內容】

本發明的煤層氣藏受外來流體損害模擬評價裝置，以模擬煤層氣藏受外來流體侵入后煤層氣藏中對煤層氣的解吸量和滲透率的影響為評價目標，而發明的評價裝置。

本發明的模擬評價裝置，包括：注入系統、恒溫系統、控制系統、計量系統及計算機采集處理系統；其特征在于：所述恒溫系統包括恒溫柜或池、平衡罐、多功能樣品腔；所述多功能樣品腔是密閉壓力容器，用于模擬不同形態煤層氣藏

進一步地所述多功能樣品腔由筒體、活塞及壓帽組成，所述壓帽一端與進出口管線、閥門相連，并接有液體注入管線、閥門、平流泵，所述壓帽另一端接有真空泵，出口管線與精密流量測試系統相連。

進一步地所述注入系統包括氣體源、氣體增壓泵、安全閥、液體源及注入泵，所述氣體源、氣體增壓泵、安全閥及注入泵依次相連。

進一步地所述控制系統包括壓力控制模塊、溫度控制模塊、氣體流量控制模塊、液體流量控制模塊和真空泵，其中所述壓力控制模塊、溫度控制模塊都與所述平衡罐相連，所述氣體流量控制模塊與所述真空泵相連，所述液體流量控制模塊與所述注入泵相連。

進一步地所述計量系統包括精密壓力計量模塊、精密氣體計量模塊、精密液體計量模塊、精密溫度計量模塊和煤層氣的采集計量模塊，所述精密壓力計量模塊與所述多功能樣品腔相連，所述精密氣體計量模塊與所述注入泵相連，所述煤層氣的采集計量模塊與計算機相連。

進一步地所述計算機采集處理系統包括溫度傳感器、壓力傳感器和計算機，將所述溫度傳感器、壓力傳感器采集到的數據直接輸入計算機進行處理。

進一步地所述恒溫柜或池中具有所述多功能樣品腔的數量為1～4之間。

進一步地所述多功能樣品腔還包括可調節的噴嘴，所述噴嘴上均勻分布孔徑的篩網，所述噴嘴根據外來流體的粘度可調整所述篩網的大小和所述噴嘴的方向。

進一步地所述模擬評價裝置能測量煤層氣的解吸量。

進一步地所述不同形態煤層氣藏為粒狀、柱狀或不規則片狀。

煤層氣藏首先是吸附氣藏，煤層氣吸附于煤基質中，不同地區、不同煤階煤儲層形態各不相同。煤層氣開發過程中，不同用途外來流體粘度各不相同。室內研究過程中，可通過控制不同污染方向進行損害影響因素的研究。

打開儲層后，煤層氣首先要受到外來流體污染，隨著儲層壓力的逐漸降低，吸附于煤基質中的煤層氣才能逐漸解吸出來。然而不同類型外來流體，同類型外來流體不同組成對煤儲層污染程度各不相同，對儲層損害及煤層氣解吸和滲流程度各不相同。