[發明專利]一種模擬井底壓力的煤層氣多層合采實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201910971515.9
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110672490B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 梁冰;石迎爽;孫維吉;趙航;劉奇;房勝杰
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N7/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種模擬井底壓力的煤層氣多層合采實驗裝置，其特征在于：包括氣源供給系統、儲層模擬系統、流量測量系統及井底壓力模擬系統；所述氣源供給系統包括高壓氣瓶、第一減壓閥、第二減壓閥、第三減壓閥、第一截止閥、第二截止閥及第三截止閥；所述儲層模擬系統包括第一巖芯夾持器、第二巖芯夾持器、第三巖芯夾持器、第一圍壓加載機構、第二圍壓加載機構、第三圍壓加載機構、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、第六壓力傳感器及多路數據記錄儀；所述流量測量系統包括第一質量流量控制器、第二質量流量控制器、第三質量流量控制器、第四截止閥、第五截止閥、第六截止閥及計算機；所述井底壓力模擬系統包括第一背壓閥、第二背壓閥及第三背壓閥；

所述高壓氣瓶的出氣口分三路輸出，分別與第一減壓閥、第二減壓閥及第三減壓閥的進氣口相連通，第一減壓閥的出氣口依次通過第一截止閥和第一壓力傳感器與第一巖芯夾持器的進氣口相連通，第一巖芯夾持器內裝夾有第一煤巖件，第一巖芯夾持器與第一圍壓加載機構相連，通過第一巖芯夾持器和第一圍壓加載機構共同對第一煤巖件施加三向載荷，用于模擬淺部埋深儲層；所述第一巖芯夾持器的出氣口依次通過第四壓力傳感器、第四截止閥及第一質量流量控制器與第一背壓閥的進氣口相連通，第一背壓閥的出氣口與大氣相通；

所述第二減壓閥的出氣口依次通過第二截止閥和第二壓力傳感器與第二巖芯夾持器的進氣口相連通，第二巖芯夾持器內裝夾有第二煤巖件，第二巖芯夾持器與第二圍壓加載機構相連，通過第二巖芯夾持器與第二圍壓加載機構共同對第二煤巖件施加三向載荷，用于模擬中部埋深儲層；所述第二巖芯夾持器的出氣口依次通過第五壓力傳感器、第五截止閥及第二質量流量控制器與第二背壓閥的進氣口相連通，第二背壓閥的出氣口與第一質量流量控制器的進氣口相連通；

所述第三減壓閥的出氣口依次通過第三截止閥和第三壓力傳感器與第三巖芯夾持器的進氣口相連通，第三巖芯夾持器內裝夾有第三煤巖件，第三巖芯夾持器與第三圍壓加載機構相連，通過第三巖芯夾持器和第三圍壓加載機構共同對第三煤巖件施加三向載荷，用于模擬深部埋深儲層；所述第三巖芯夾持器的出氣口依次通過第六壓力傳感器、第六截止閥及第三質量流量控制器與第三背壓閥的進氣口相連通，第三背壓閥的出氣口與第二質量流量控制器的進氣口相連通；

所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器及第六壓力傳感器的數據輸出端均與多路數據記錄儀相連，通過第一壓力傳感器測量第一巖芯夾持器的進氣口壓力，通過第四壓力傳感器測量第一巖芯夾持器的出氣口壓力，通過第二壓力傳感器測量第二巖芯夾持器的進氣口壓力，通過第五壓力傳感器測量第二巖芯夾持器的出氣口壓力，通過第三壓力傳感器測量第三巖芯夾持器進氣口壓力，通過第六壓力傳感器測量第三巖芯夾持器出氣口壓力，六個壓力傳感器測量的壓力數據通過多路數據記錄儀進行實時記錄；

所述第一質量流量控制器、第二質量流量控制器及第三質量流量控制器的數據輸出端均與計算機相連，通過第一質量流量控制器測量模擬淺部埋深儲層的瞬時流量和累積流量，通過第二質量流量控制器測量模擬中部埋深儲層的瞬時流量和累積流量，通過第三質量流量控制器測量模擬深部埋深儲層的瞬時流量和累積流量，三個質量流量控制器測量的流量數據通過計算機進行實時記錄。

2.一種模擬井底壓力的煤層氣多層合采實驗方法，采用了權利要求1所述的模擬井底壓力的煤層氣多層合采實驗裝置，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：制備第一煤巖件、第二煤巖件及第三煤巖件，將制備好的三個煤巖件依次裝夾到第一巖芯夾持器、第二巖芯夾持器及第三巖芯夾持器中；

步驟二：開啟高壓氣瓶，檢驗實驗裝置的氣密性，確保氣密性滿足實驗要求后，將第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥、第四截止閥、第五截止閥及第六截止閥全部調整到關閉狀態；

步驟三：將第一減壓閥、第二減壓閥及第三減壓閥全部逆時針調整到最小開度，同時將第一背壓閥、第二背壓閥及第三背壓閥全部逆時針調整到最小開度；

步驟四：將多路數據記錄儀、第一質量流量控制器、第二質量流量控制器、第三質量流量控制器及計算機全部調整到開機狀態；

步驟五：啟動第一圍壓加載機構、第二圍壓加載機構及第三圍壓加載機構，依次對第一煤巖件、第二煤巖件及第三煤巖件施加至設定圍壓；

步驟六：將第一截止閥、第二截止閥及第三截止閥全部調整到打開狀態，然后將第一減壓閥、第二減壓閥及第三減壓閥全部順時針調高開度，使第一煤巖件、第二煤巖件及第三煤巖件依次達到設定的模擬淺部埋深儲層壓力、模擬中部埋深儲層壓力及模擬深部埋深儲層壓力；

步驟七：將第四截止閥、第五截止閥及第六截止閥全部調整到打開狀態，然后將第一背壓閥、第二背壓閥及第三背壓閥全部順時針調高開度，使第一煤巖件、第二煤巖件及第三煤巖件依次達到設定的模擬淺部埋深儲層處液面壓力、模擬中部埋深儲層處液面壓力及模擬深部埋深儲層處液面壓力，當模擬淺部埋深儲層處液面壓力、模擬中部埋深儲層處液面壓力及模擬深部埋深儲層處液面壓力全部達到設定值后，再將第四截止閥、第五截止閥及第六截止閥全部調整到關閉狀態；

步驟八：同時將第四截止閥、第五截止閥及第六截止閥全部調整到開啟狀態，通過第一質量流量控制器、第二質量流量控制器及第三質量流量控制器依次測量模擬淺部埋深儲層、模擬中部埋深儲層及模擬深部埋深儲層的瞬時流量和累積流量，記錄下各儲層的氣體滲流規律，最后關閉高壓氣瓶；

步驟九：將第四截止閥、第五截止閥及第六截止閥全部調整到關閉狀態，然后將高壓氣瓶重新開啟，使第一煤巖件、第二煤巖件及第三煤巖件全部進行氣體吸附過程，直至飽和狀態；

步驟十：關閉高壓氣瓶，將第一截止閥、第二截止閥及第三截止閥全部調整到關閉狀態，然后將第四截止閥、第五截止閥及第六截止閥全部調整到開啟狀態，通過第一質量流量控制器、第二質量流量控制器及第三質量流量控制器依次測量模擬淺部埋深儲層、模擬中部埋深儲層及模擬深部埋深儲層的瞬時流量和累積流量，記錄下各儲層的氣體解吸規律；

步驟十一：調整各個儲層的層間距設定值，重復步驟一至步驟十，開展不同層間距條件下多儲層煤層氣合采過程中各層氣體的滲流和解吸規律的研究。