[發明專利]不同煤儲層條件下的排采壓降控制模擬試驗方法

有效

• 申請號: 201810034342.3
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108316916B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 倪小明;劉曉;林俊峰;衡帥;趙永超
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B43/00;E21B47/00;E21B47/06
• 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

不同煤儲層條件下的排采壓降控制模擬試驗方法，包括以下步驟：（1）、樣品制備與夾持；（2）、管線連接和氣密性檢查；（3）、排采控制模擬系統調試；（4）、軸壓、圍壓、水壓輪流加載；（5）、煤樣啟動壓力梯度測試；（6）、動態壓力傳播速度測試，分析各個壓力監測點讀數發生變化的時間和對應的壓降幅度，若對應壓降幅度大于該壓力監測點的啟動壓力，則說明壓降速度過快；（7）、排采工作制度的確定，不斷調整壓降速度并重復步驟（6）的操作直至壓降速度剛好能維持壓力穩定傳播；（8）、測試結束后，卸壓、卸載、回收煤樣。本發明能對排采過程合理進行評價模擬，得出不同煤儲層條件下單相流階段合理的排采工作制度。

技術領域

本發明屬于煤層氣排采技術領域，涉及一種不同煤儲層條件下的排采壓降控制模擬試驗方法。

背景技術

地面煤層氣井主要是通過“排水-降壓”使煤層氣解吸產出的。煤層氣直井排采時，隨著煤儲層中水的產出，煤基質所受的有效應力增加，導致煤層中的裂隙變窄甚至部分發生閉合，宏觀表征就是煤層滲透率的下降。隨著排采的進行，水壓不斷由近井筒地帶向遠遠處傳播，形成了一定的壓力梯度。在未達到氣體解吸壓力前這段時間的排采稱為單相水流階段。

單相水流階段排采時，若動液面下降速度太快，近井地帶的壓力下降過快，壓降漏斗相對陡峭，滲透率下降過快，阻力梯度增加過大，進而影響了遠端的水向近井地帶的流動。若排采速度過慢，排采時間相對延長，無疑增加了排采成本。為了得出不同情況下煤層氣直井單相水流階段合理的排采工作制度，國內煤層氣工作者基于滲流力學理論，結合現場實際生產資料，構建了單相水流階段合理排采工作制度的數學模型，但該模型是一種平均降液速度的數學模型，對整個單相水流階段的排采具有一定的指導性，但針對單相水流整個階段如何排采指導具有一定的局限性。一些學者根據現場煤層氣井的實際生產資料，提出了應用米產水指數、初始產水速度、典型日產水量等指標來對煤層氣井排水階段動液面合理降速進行約束，更多是基于一種統計學的觀點進行的分析，分析結果對指導某一地區具有一定的適用性，但對于其他沒有煤層氣生產資料的地區，指導意義有限。煤儲層壓力、臨界解吸壓力、煤儲層滲透率、煤層所受應力、煤層含水性的多少、煤巖力學性質等都對煤層氣井排采過程滲透率變化有影響，當這些條件發生變化時，都會對單相流階段水壓傳遞距離有影響，到底煤層氣直井在單相水流階段什么樣的排采速率才是合理的呢，目前現場更多是基于理論分析加經驗相結合的方法進行排采，科學性受限，不能對不同煤儲層滲透率、不同應力狀態下排采過程合理性進行評價模擬，無法得出不同煤儲層條件下單相流階段合理的排采工作制度，不能最大化的提高煤層氣直井排采效率和其產氣量。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供了一種不同煤儲層條件下的排采壓降控制模擬試驗方法，能對不同煤儲層滲透率、不同應力狀態下排采過程合理性進行評價模擬，得出不同煤儲層條件下單相流階段合理的排采工作制度，能夠最大化的提高煤層氣直井排采效率和其產氣量。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：不同煤儲層條件下的排采壓降控制模擬試驗方法采用不同煤儲層條件下的排采壓降控制模擬試驗裝置進行試驗，所述的模擬試驗裝置包括煤樣夾持系統、用于提供煤樣在軸向及側向上的壓力的地層壓力模擬系統、用于模擬煤層中液體狀態的供液系統、用于模擬排采過程中的壓降及對產液量進行測試的排采控制模擬系統、用于模擬流體在煤層中的壓力傳播的流體壓力傳播模擬系統和用于采集分析數據和控制閥門的信息采集分析與控制系統，煤樣夾持系統與地層壓力模擬系統、供液系統、排采控制模擬系統和流體壓力傳播模擬系統之間分別通過管路連接，地層壓力模擬系統、供液系統、排采控制模擬系統和流體壓力傳播模擬系統分別通過數據線和信息采集分析與控制系統連接；

煤樣夾持系統包括固定箱體和若干個互相串聯連接的煤樣罐，煤樣罐設置有三個，從左至右依次為一號煤樣罐、二號煤樣罐和三號煤樣罐，固定箱體的前側壁上沿左右水平方向向內凸出設置有前支撐臺，固定箱體的后側壁上沿左右水平方向向內凸出設置有后支撐臺，前支撐臺和后支撐臺上均沿左右水平方向設有開口朝向內側的燕尾槽；