[發明專利]裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置及其方法

有效

• 申請號: 201210521199.3
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103089240A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 韓國慶;吳曉東;安永生;范衛潮;李翔;竺彪;郭宏峰;高飛;張珈銘;徐立坤;周穎嫻;張壯;劉凱;劉雙雙
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B47/002
• 分類號: E21B47/002
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 何春蘭

技術領域

本發明是有關于一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置及其方法。?

背景技術

煤層氣作為一種非常規天然氣，與常規油氣資源不同，它既沒有圈閉，也沒有蓋層，屬于自生自儲類型。煤巖層既是烴源層，又是儲集層，煤層氣生成后大部分直接吸附在煤基質顆粒表層，還有一部分游離在煤孔隙中或溶解于煤層水中。煤層氣的開發已進入工業化時代，但其開發理論的研究卻明顯滯后于開發實踐。對于煤層氣開采機理依然處于模糊的階段，這明顯的制約著煤層氣的開發和利用。在煤層氣開采和運移過程中，煤層氣流動與煤巖體變形屬于固流耦合作用，同時煤層氣在煤體中解吸-擴散-滲流三者間又相互制約、相互影響，其相互作用和運移的機理十分復雜。?

煤層產出煤粉是煤層氣井排采遇到的重要問題之一，出煤粉不僅會危害煤層和井底，易引起井壁坍塌而損壞套管以及煤粉堵井筒和埋煤層，使煤層氣井產氣量大幅度降低，而且低排液量時井液攜帶煤粉能力較差，容易造成煤粉卡泵和埋泵等問題。煤粉運移和防煤粉技術是保障煤層氣井連續穩定經濟排采的關鍵技術，合理控制煤粉產出并及時排出的煤粉成為煤層氣井高產、穩產的關鍵，防煤粉技術的研究和發展對煤層氣開發具有重要意義。?

業界對煤層氣井生產規律的研究仍然存在很大的發展空間，現場排采制度調整頻繁，使得煤粉受儲層壓力激動而發生遷移和沉積，造成煤層孔隙和裂縫堵塞，煤儲層滲透率永久性傷害。有些主要礦區煤粉產出問題嚴重，當前對煤層氣井井筒防煤粉的理論研究還比較粗淺，而且防煤粉技術的應用并沒有與煤粉運移機理有機結合，這都使得對煤粉的運移機理的研究顯得更加重要。當采用壓裂增長措施時，壓裂液的高壓高速滲入和支撐劑的注入對煤層基質裂縫產生沖擊，在裂縫表面產生煤粉，造成早期抽排過程中出煤粉量較大；同時，壓裂液的滲入降低了煤粉顆粒對煤巖骨架的附著力，使煤巖變得更加疏松，而更容易出煤粉。?

孔隙介質中的滲流實驗已相對比較成熟，但是裂縫介質中的滲流實驗還很少見，例如有二種：第一種是，裂縫介質內石油運移規律的實驗裝置，第二種是，砂粒與復雜流?體在裂縫內流動規律實驗裝置。但是并沒有人采用物理模擬實驗來研究裂縫介質內煤粉的運移規律。因此，我們需要迫切了解和認識裂縫內煤粉的運移規律，研究其形成機理，從而為現場開發有效的防治煤粉提供可靠依據，對煤層氣井的開發具有重要的現實意義。?

發明內容

本發明的目的是，提供一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置及其方法，其裂縫的寬度可以調節，以實現不同寬度的裂縫的模擬，大大降低了裝置的制作成本，而且大大增加了物理模擬實驗的全面性。?

本發明的上述目的可采用下列技術方案來實現：?

一種裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述實驗裝置包括中間裂縫組件、左過渡接頭和右過渡接頭，所述左過渡接頭的一端連接有第一管道，另一端連接在中間裂縫組件的左端，所述右過渡接頭的一端連接在中間裂縫組件的右端，另一端連接有第二管道，所述中間裂縫組件為透明結構，其內具有寬度可調節的裂縫。?

如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述中間裂縫組件包括兩個有機玻璃板和兩個中間墊片，兩個中間墊片分別連接在兩個有機玻璃板之間的上、下端，所述兩個有機玻璃板之間為所述裂縫，通過調整中間墊片的厚度能調節所述裂縫的寬度。?

如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述有機玻璃板和所述中間墊片之間設有密封圈，所述中間墊片采用有機玻璃制成；所述兩個有機玻璃板和中間墊片之間通過螺栓連接。?

如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述左過渡接頭和右過渡接頭均呈鴨嘴形，所述左過渡接頭從具有所述第一管道的一端向連接所述中間裂縫組件的另一端呈逐漸縮小狀，所述右過渡接頭從具有所述第二管道的一端向連接所述中間裂縫組件的另一端呈逐漸縮小狀。?

如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述左過渡接頭與所述中間裂縫組件之間通過法蘭連接件連接，所述右過渡接頭與所述中間裂縫組件之間亦通過法蘭連接件連接。?

如上所述的裂縫內煤粉運移規律可視化實驗裝置，所述左過渡接頭和右過渡接頭均包括有第一法蘭板，所述中間裂縫組件的兩端分別連接有第二法蘭板，所述第一法蘭板和第二法蘭板上均設有多個螺孔，所述螺孔呈橢圓形螺孔，所述第一法蘭板和第二法蘭?板通過螺栓連接，形成所述法蘭連接件。?