[發明專利]產甲烷菌降解煤層殘留胍膠兼具產氣的實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201610199751.X
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105807002B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 郭紅玉;劉喜樂;夏大平;蘇現波;陳曦;陳山來;符超勇;拜陽
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙)41131
• 代理人: 朱俊峰

技術領域

本發明屬于煤層氣開采領域，具體涉及一種產甲烷菌降解煤層殘留胍膠兼具產氣的實驗裝置及方法。

背景技術

我國煤層氣資源豐富，居世界第三位，但煤儲層的滲透率普遍偏低，多采用水力壓裂進行滲透，壓裂液對煤儲層改造效果有重要影響，由于煤儲層溫度低，油氣田常用的胍膠等壓裂液存在破膠困難，儲層傷害甚至抵消水力壓裂效果，因此目前我國煤層氣行業主要采用儲層傷害較低的活性水壓裂液。活性水壓裂液粘度與清水差不多，支撐劑沉降速率大，無法被攜帶裂縫遠端，主要滯積在近井地帶，隨著壓裂液濾失，裂縫閉合導流能力急劇降低，同時煤儲層的微裂隙比較發育，粘度低的活性水濾失嚴重，這就苛刻要求水力壓裂必須大排量施工，從以上分析可知，胍膠的破膠問題是制約我國煤儲層改造的主要因素，因此研究利用產甲烷菌降解胍膠和產氣效果，這對解決我國煤儲層壓裂液面臨的困難有重要工程意義，同時也可以拓寬煤層氣生物工程研究的內涵。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種制作工藝簡單、結構緊湊、成本低廉、實驗性能高，能夠驗證產甲烷菌降解胍膠的同時產生甲烷等氣體的產甲烷菌降解煤層殘留胍膠兼具產氣的實驗裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：產甲烷菌降解煤層殘留胍膠兼具產氣的實驗裝置，包括溫度控制單元、生物甲烷代謝環境監測單元、儲層傷害評價單元和產氣評價單元；

溫度控制單元包括恒溫箱和智能恒溫控制空調；恒溫箱為頂部敞口的箱體，恒溫箱頂部可拆卸密封連接有箱體密封蓋，智能恒溫控制空調安裝在恒溫箱一側；生物甲烷代謝環境監測單元和產氣評價單元位于恒溫箱內；

生物甲烷代謝環境監測單元包括代謝反應容器和旋轉式粘度計；代謝反應容器外型為長方體的密封箱體，代謝反應容器頂部開設有出氣口、裝煤口和插入口，代謝反應容器左側壁設有取液管，取液管上設有取液閥，代謝反應容器右側壁上從高到低依次設有循環液出口和循環液入口，代謝反應容器內設有不銹鋼金屬網板；旋轉式粘度計安裝在代謝反應容器頂部并通過插入口伸入到代謝反應容器內；裝煤口處設有金屬密封蓋；

儲層傷害評價單元包括電腦、加壓油缸和滲透率測試機構；電腦和加壓油缸位于恒溫箱外部，滲透率測試機構位于恒溫箱內部，滲透率測試機構與代謝反應容器連通；

產氣評價單元包括集氣瓶和集水瓶；集氣瓶為密封瓶體，集氣瓶通過第一玻璃導管與出氣口連接，集氣瓶通過第二玻璃導管與集水瓶連接；集氣瓶內盛裝有清水，第二玻璃導管一端伸入到清水的水面下第二玻璃導管另一端伸入到集水瓶內，第一玻璃導管的一端位于清水的上方，第一玻璃導管上設有抽氣針筒，抽氣針筒與第一玻璃導管的連接處設有取氣閥。

滲透率測試機構位于恒溫箱內，滲透率測試機構包括密封的加壓室，加壓室內自上而下依次設有加壓油腔、加壓鋼板、上煤板、支撐劑充填層和下煤板，下煤板置放于加壓室底部；加壓鋼板上設有位移傳感器和壓力傳感器，位移傳感器和壓力傳感器分別通過數據線與電腦數據連接；加壓油缸通過第一油管與加壓油腔連通；加壓室左側和右側分別設有充填層進液口和充填層出液口，充填層進液口和充填層出液口相對設置且位于支撐劑充填層的左右兩側；

循環液入口通過第二油管與充填層進液口連接，循環液出口通過第三油管與充填層出液口連接；第二油管上沿液體流動方向依次設有動力泵、流量計和第一壓力計，第三油管上設有第二壓力計；充填層出液口處設有不銹鋼金屬濾網。

代謝反應容器頂部設有位于旋轉式粘度計與插入口之間的環氧樹脂膠密封層。

恒溫箱內壁設有隔熱層。

產甲烷菌降解煤層殘留胍膠兼具產氣的實驗裝置的實驗方法：包括以下步驟：

（1）裝填煤樣及壓裂液：通過裝煤口將直徑為0.2mm左右的煤顆粒平鋪在代謝反應容器底部，然后將不銹鋼金屬網板放置在煤顆粒上部，將產甲烷菌富集壓裂液的pH值調節至7，接著在產甲烷菌富集壓裂液內加入胍膠，胍膠濃度為1％，然后將加有胍膠的產甲烷菌富集壓裂液通過裝煤口注入到代謝反應容器內，接著通過裝煤口向代謝反應容器內通入氮氣，氮氣通入五分鐘后停止，然后將金屬密封蓋蓋住裝煤口；

（2）監控壓裂液粘度值：將旋轉式粘度計的開關打開，旋轉式粘度計的轉子在壓裂液內開始旋轉，24h不停監控壓裂液的粘度值μ；