[發(fā)明專利]煤層氣井排采過程氣壓傳播模擬方法、裝置與模擬實驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210119877.3
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102635390A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 倪小明;王延斌;沈毅;王向浩;王晉
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發(fā)明涉及一種煤層氣井排采過程氣壓傳播模擬方法、裝置與模擬實驗系統(tǒng)。

背景技術

煤層氣井的開采主要依靠于石油、天然氣井的開采設備，煤層氣和天然氣雖然都主要是以甲烷為主的能源，但其開采機理有本質的區(qū)別。煤層氣主要是以吸附狀態(tài)賦存于煤層中，要把吸附在煤層中的氣體采集出來，首先需要通過一定的手段把吸附的氣體轉變?yōu)橛坞x狀態(tài)，目前，通過排水使儲層壓力降低是煤層氣井排采的主要手段。天然氣主要是以游離狀態(tài)賦存在砂巖、頁巖等儲層滲透性較好的巖石中，主要是靠儲層的壓力來進行采集。煤層氣處于吸附狀態(tài)時，其氣壓幾乎為零，只有當煤層氣從吸附狀態(tài)轉變?yōu)橛坞x狀態(tài)時，氣壓才會大幅度增加，因此解吸出來的游離氣量的多少及儲層空間大小在一定程度上決定了氣壓的大小；而解吸出來的氣體是不?斷在變化的，因此氣壓也是不斷變化的。而天然氣主要靠儲層壓力來進行采集，開采時氣壓一直在減少的，因此煤層氣井在排采過程中氣壓傳播不能借鑒天然氣的氣壓傳播規(guī)律。“排水—降壓”是目前煤層氣井的主要采氣方式。當降到煤層氣的臨界解吸壓力以下時，氣體開始解吸，使煤儲層中的氣體壓力發(fā)生改變，氣體壓力的變化，反過來又對氣體的解吸速度、液面的高度、煤粉的運移產生重要的影響。煤儲層含氣量、滲透率、吸附飽和度、儲層壓力等的不同，導致不同的煤層氣井排采時氣壓傳播變化規(guī)律的不同。若排采時氣體解吸的速度過快，氣體壓力過大，可能造成煤粉的運移，儲層滲透率大大受到傷害，影響后期的產氣；若排采時氣體解吸的速度過慢，造成的氣體壓力較小，可能使解吸的游離氣發(fā)生再次吸附，一方面影響產氣效果，同時也可能增加排采成本。

現在通常通過理論計算解析煤層氣井排采過程中氣壓傳播變化規(guī)律，由于理論計算過于復雜，建模困難，所以效果不佳。為了更好地了解煤層氣井排采過程中氣壓傳播變化規(guī)律，更好地指導煤層氣井的排采工作制度，提高煤層氣井的產氣高峰，亟需研制一套模擬實驗裝置，能對煤層氣井排采過程中吸附氣轉變成游離氣的臨界壓力、吸附氣轉變成游離氣后的氣壓進行模擬，掌握排采過程中氣壓傳播變化規(guī)律，提高煤層氣井的產能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種煤層氣井排采過程氣壓傳播模擬方法、裝置與模擬實驗系統(tǒng)，用以解決現有技術純粹利用理論計算，效果不佳的問題。

方法方案：一種煤層氣井排采過程氣壓傳播模擬方法，用注有設定壓力氣體的兩個以上的氣罐模擬不同位置的含氣煤層；通過在兩兩氣罐之間用帶有單向閥的管道連通來模擬相鄰含氣煤層之間的氣體單向運移；通過調節(jié)單向閥的開啟壓力差來模擬煤層中游離煤層氣在運移時所需要的壓力差。

監(jiān)測所述各氣罐壓力和單向閥的流量，觀測氣罐中氣體壓力的變化，作為研究氣體壓力變化規(guī)律的依據。

裝置方案：煤層氣井排采過程氣壓傳播模擬裝置，包括至少一個用于在實驗中設定煤層中游離氣在運移時所需壓力差的單向閥，該單向閥具有進氣口與出氣口，每個所述單向閥的進氣口連接一個用于模擬該單向閥上游煤層壓力狀態(tài)的上游氣罐，每個所述單向閥的出氣口連接一個用于模擬下游煤層壓力狀態(tài)的下游氣罐；上游氣罐與下游氣罐均具有與相應單向閥對應相通的閥連通口。

所述模擬裝置為直線型模擬裝置，直線型模裝置由中心氣罐與一條支路構成，所述支路由第一單向閥、第二單向閥、外層氣罐和內層氣罐構成；第一單向閥的上游氣罐為所述外層氣罐，第一單向閥的下游氣罐為所述內層氣罐，第二單向閥的上游氣罐為所述內層氣罐，第二單向閥的下游氣罐為所述中心氣罐；內層氣罐通過相應的閥連通口分別連接第一單向閥的出氣口與第二單向閥的進氣口。

所述模擬裝置為輻射型模擬裝置，該輻射型模擬裝置由中心氣罐與至少兩條支路構成，每條支路由第一單向閥、第二單向閥、外層氣罐和內層氣罐構成；第一單向閥的上游氣罐為所述外層氣罐，第一單向閥的下游氣罐為所述內層氣罐，第二單向閥的上游氣罐為所述內層氣罐，第二單向閥的下游氣罐為所述中心氣罐；內層氣罐通過相應的閥連通口分別連接第一單向閥的出氣口與第二單向閥的進氣口；所述中心氣罐通過對應的閥連通口連接各支路的第二單向閥。