[發明專利]注二氧化碳提高煤層甲烷采收率的測試模擬裝置

有效

• 申請號: 201310076301.8
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103132971A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 倪小明;李全中;王延斌;劉曉;李哲遠
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才;王金

技術領域

本發明涉及煤層氣開采技術領域，尤其涉及一種用來提高煤層甲烷采用率的測試模擬裝置。

背景技術

煤層氣作為一種新型、潔凈能源，受到了人們廣泛的關注。煤層氣主要儲藏在煤層中，我國煤儲層低滲的特點決定了開發煤層氣需要進行增透改造，水力壓裂是目前煤儲層改造的主要方式之一。隨著煤層埋藏深度的加大，僅靠水力壓裂工藝技術提高煤層氣井的產能捉襟見肘，在溫度、壓力相同的情況，煤對二氧化碳氣體的吸附能力要遠遠大于對甲烷的吸附能力，因此，人們開始嘗試通過注二氧化碳氣體或液體來提高煤層甲烷的采收率，在現場也進行了一些試驗，但煤儲層壓力、儲層裂隙發育程度、地質構造條件等的差異性，造成了目前現場注二氧化碳的技術都處于摸索階段，而且什么樣的儲層注二氧化碳有效？什么樣的儲層注二氧化碳無效？什么樣的儲層注二氧化碳能更好地提高采收率？能提高多少采收率？注多少二氧化碳可以得到最高的采收率？對于這些問題，依靠本領域的現有技術不能給予比較客觀的評價。工程的盲目性一方面造成了投資風險的增加，另一方面使人們無法客觀的評價此種工藝的優劣。現場應用、現場推廣都受到了很大限制。

為了更好地回答現場由于儲層壓力、煤層吸附能力、裂隙發育程度等造成的開發工藝的差異性，即什么樣的儲層采用什么樣的泵注參數才能更好地提高煤層甲烷的采收率，亟需一種裝置能模擬儲層條件及泵注工藝，對不同情況下注二氧化碳提高甲烷的采收率進行測試，以便回答這些問題，從而減少工程的盲目性，為現場不同儲層條件下泵注二氧化碳提供理論依據。

發明內容

本發明的目的在于提供一種注二氧化碳提高煤層甲烷采收率的測試模擬裝置。

為實現上述目的，本發明的注二氧化碳提高煤層甲烷采收率的測試模擬裝置包括如下系統和裝置：用于模擬煤儲層壓力和溫度狀況的煤儲層模擬系統；用于通過氣體總管向煤儲層模擬系統注入甲烷氣體或氦氣體的氣體注入系統；用于通過壓裂管路向煤儲層模擬系統注入高壓液體、使煤儲層模擬系統模擬裂隙發育程度，以及向煤儲層模擬系統注入二氧化碳的壓裂模擬注二氧化碳系統；用于通過氣體總管吸收煤儲層模擬系統排出的二氧化碳的二氧化碳吸收裝置以及用于采集數據并進行過程控制的數據采集控制系統。

所述煤儲層模擬系統包括用以盛裝煤樣的煤樣室、用以緩沖和儲存氣體的標準容器室、用以向煤樣提供圍壓的液壓穩壓機、用以使煤樣室和標準容器室保持恒溫的溫度控制器，以及用來對煤樣室和標準容器室抽真空用的真空泵，煤樣室與標準容器室之間設有連接閥門，液壓穩壓機通過液壓管路與煤樣室相連通；所述標準容器室頂部連接有標準容器管路，標準容器管路上設有標準容器壓力傳感器和標準容器閥門；所述煤樣室頂部連接有壓裂管路和煤樣室管路，煤樣室管路上設有煤樣室壓力傳感器和煤樣室注氣閥門，煤樣室注氣閥門處的煤樣室管路上設有流量傳感計；所述氣體注入系統包括甲烷高壓氣瓶、氦高壓氣瓶和第一空氣壓縮機；甲烷高壓氣瓶連接有甲烷出氣管，甲烷出氣管上設有甲烷出氣閥門；氦高壓氣瓶連接有氦氣出氣管，氦氣出氣管上設有氦氣出氣閥門；所述壓裂模擬注二氧化碳系統包括二氧化碳高壓氣瓶、壓裂水箱、第二空氣壓縮機和增壓器，所述二氧化碳高壓氣瓶、壓裂水箱和第二空氣壓縮機均與所述增壓器相連通，所述增壓器與所述壓裂管路相連通；所述增壓器出口處的壓裂管路上設有增壓器出口閥門，所述煤樣室進口處的壓裂管路上設有煤樣室壓裂閥門；所述二氧化碳吸收裝置內盛有氫氧化鈣溶液，二氧化碳吸收裝置頂部連通有排空管，排空管上設有干燥管、排空閥門和排空壓力傳感器；排空閥門處的排空管上設有流量傳感計；所述氣體注入系統、煤儲層模擬系統和二氧化碳吸收裝置之間設有所述的氣體總管；所述甲烷出氣管、氦氣出氣管、第一空氣壓縮機的出氣管、標準容器管路和煤樣室管路均與所述氣體總管相連通；所述氣體總管的末端通入二氧化碳吸收裝置中的氫氧化鈣溶液內；氣體總管內的氣體由前向后流動，所述標準容器管路后方的氣體總管上設有第一吸收閥門，二氧化碳吸收裝置前的氣體總管上設有第二吸收閥門，第二吸收閥門前的氣體總管上設有氣相色譜儀；所述真空泵通過抽真空管路與煤儲層模擬系統前的氣體總管相連通；抽真空管路上設有真空泵閥門；數據采集控制系統包括電控裝置，所述增壓器、標準容器閥門、煤樣室注氣閥門、標準容器壓力傳感器、煤樣室壓力傳感器、氣相色譜儀、排空壓力傳感器以及所述各流量傳感計均與電控裝置相連接。

所述液壓穩壓機通過三根液壓管路與煤樣室相連通，分別為連通煤樣室底部的中間液壓管路和連通煤樣室側部的兩根側部液壓管路。