[發(fā)明專利]一種模擬井底壓力的煤層氣多層合采實(shí)驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910971515.9
• 申請(qǐng)日: 2019-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110672490B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁冰;石迎爽;孫維吉;趙航;劉奇;房勝杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08;G01N7/04
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括氣源供給系統(tǒng)、儲(chǔ)層模擬系統(tǒng)、流量測(cè)量系統(tǒng)及井底壓力模擬系統(tǒng)；所述氣源供給系統(tǒng)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(chǔ)層模擬系統(tǒng)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(jī)構(gòu)、第二圍壓加載機(jī)構(gòu)、第三圍壓加載機(jī)構(gòu)、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(shù)據(jù)記錄儀；所述流量測(cè)量系統(tǒng)包括第一質(zhì)量流量控制器、第二質(zhì)量流量控制器、第三質(zhì)量流量控制器、第四截止閥、第五截止閥、第六截止閥及計(jì)算機(jī)；所述井底壓力模擬系統(tǒng)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(jìn)氣口相連通，第一減壓閥的出氣口依次通過(guò)第一截止閥和第一壓力傳感器與第一巖芯夾持器的進(jìn)氣口相連通，第一巖芯夾持器內(nèi)裝夾有第一煤巖件，第一巖芯夾持器與第一圍壓加載機(jī)構(gòu)相連，通過(guò)第一巖芯夾持器和第一圍壓加載機(jī)構(gòu)共同對(duì)第一煤巖件施加三向載荷，用于模擬淺部埋深儲(chǔ)層；所述第一巖芯夾持器的出氣口依次通過(guò)第四壓力傳感器、第四截止閥及第一質(zhì)量流量控制器與第一背壓閥的進(jìn)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(guò)第二截止閥和第二壓力傳感器與第二巖芯夾持器的進(jìn)氣口相連通，第二巖芯夾持器內(nèi)裝夾有第二煤巖件，第二巖芯夾持器與第二圍壓加載機(jī)構(gòu)相連，通過(guò)第二巖芯夾持器與第二圍壓加載機(jī)構(gòu)共同對(duì)第二煤巖件施加三向載荷，用于模擬中部埋深儲(chǔ)層；所述第二巖芯夾持器的出氣口依次通過(guò)第五壓力傳感器、第五截止閥及第二質(zhì)量流量控制器與第二背壓閥的進(jìn)氣口相連通，第二背壓閥的出氣口與第一質(zhì)量流量控制器的進(jìn)氣口相連通；

所述第三減壓閥的出氣口依次通過(guò)第三截止閥和第三壓力傳感器與第三巖芯夾持器的進(jìn)氣口相連通，第三巖芯夾持器內(nèi)裝夾有第三煤巖件，第三巖芯夾持器與第三圍壓加載機(jī)構(gòu)相連，通過(guò)第三巖芯夾持器和第三圍壓加載機(jī)構(gòu)共同對(duì)第三煤巖件施加三向載荷，用于模擬深部埋深儲(chǔ)層；所述第三巖芯夾持器的出氣口依次通過(guò)第六壓力傳感器、第六截止閥及第三質(zhì)量流量控制器與第三背壓閥的進(jìn)氣口相連通，第三背壓閥的出氣口與第二質(zhì)量流量控制器的進(jìn)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(shù)據(jù)輸出端均與多路數(shù)據(jù)記錄儀相連，通過(guò)第一壓力傳感器測(cè)量第一巖芯夾持器的進(jìn)氣口壓力，通過(guò)第四壓力傳感器測(cè)量第一巖芯夾持器的出氣口壓力，通過(guò)第二壓力傳感器測(cè)量第二巖芯夾持器的進(jìn)氣口壓力，通過(guò)第五壓力傳感器測(cè)量第二巖芯夾持器的出氣口壓力，通過(guò)第三壓力傳感器測(cè)量第三巖芯夾持器進(jìn)氣口壓力，通過(guò)第六壓力傳感器測(cè)量第三巖芯夾持器出氣口壓力，六個(gè)壓力傳感器測(cè)量的壓力數(shù)據(jù)通過(guò)多路數(shù)據(jù)記錄儀進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄；

所述第一質(zhì)量流量控制器、第二質(zhì)量流量控制器及第三質(zhì)量流量控制器的數(shù)據(jù)輸出端均與計(jì)算機(jī)相連，通過(guò)第一質(zhì)量流量控制器測(cè)量模擬淺部埋深儲(chǔ)層的瞬時(shí)流量和累積流量，通過(guò)第二質(zhì)量流量控制器測(cè)量模擬中部埋深儲(chǔ)層的瞬時(shí)流量和累積流量，通過(guò)第三質(zhì)量流量控制器測(cè)量模擬深部埋深儲(chǔ)層的瞬時(shí)流量和累積流量，三個(gè)質(zhì)量流量控制器測(cè)量的流量數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

2.一種模擬井底壓力的煤層氣多層合采實(shí)驗(yàn)方法，采用了權(quán)利要求1所述的模擬井底壓力的煤層氣多層合采實(shí)驗(yàn)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(gè)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(kāi)啟高壓氣瓶，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，確保氣密性滿足實(shí)驗(yàn)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(diào)整到關(guān)閉狀態(tài)；

步驟三：將第一減壓閥、第二減壓閥及第三減壓閥全部逆時(shí)針調(diào)整到最小開(kāi)度，同時(shí)將第一背壓閥、第二背壓閥及第三背壓閥全部逆時(shí)針調(diào)整到最小開(kāi)度；

步驟四：將多路數(shù)據(jù)記錄儀、第一質(zhì)量流量控制器、第二質(zhì)量流量控制器、第三質(zhì)量流量控制器及計(jì)算機(jī)全部調(diào)整到開(kāi)機(jī)狀態(tài)；

步驟五：?jiǎn)?dòng)第一圍壓加載機(jī)構(gòu)、第二圍壓加載機(jī)構(gòu)及第三圍壓加載機(jī)構(gòu)，依次對(duì)第一煤巖件、第二煤巖件及第三煤巖件施加至設(shè)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(diào)整到打開(kāi)狀態(tài)，然后將第一減壓閥、第二減壓閥及第三減壓閥全部順時(shí)針調(diào)高開(kāi)度，使第一煤巖件、第二煤巖件及第三煤巖件依次達(dá)到設(shè)定的模擬淺部埋深儲(chǔ)層壓力、模擬中部埋深儲(chǔ)層壓力及模擬深部埋深儲(chǔ)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(diào)整到打開(kāi)狀態(tài)，然后將第一背壓閥、第二背壓閥及第三背壓閥全部順時(shí)針調(diào)高開(kāi)度，使第一煤巖件、第二煤巖件及第三煤巖件依次達(dá)到設(shè)定的模擬淺部埋深儲(chǔ)層處液面壓力、模擬中部埋深儲(chǔ)層處液面壓力及模擬深部埋深儲(chǔ)層處液面壓力，當(dāng)模擬淺部埋深儲(chǔ)層處液面壓力、模擬中部埋深儲(chǔ)層處液面壓力及模擬深部埋深儲(chǔ)層處液面壓力全部達(dá)到設(shè)定值后，再將第四截止閥、第五截止閥及第六截止閥全部調(diào)整到關(guān)閉狀態(tài)；

步驟八：同時(shí)將第四截止閥、第五截止閥及第六截止閥全部調(diào)整到開(kāi)啟狀態(tài)，通過(guò)第一質(zhì)量流量控制器、第二質(zhì)量流量控制器及第三質(zhì)量流量控制器依次測(cè)量模擬淺部埋深儲(chǔ)層、模擬中部埋深儲(chǔ)層及模擬深部埋深儲(chǔ)層的瞬時(shí)流量和累積流量，記錄下各儲(chǔ)層的氣體滲流規(guī)律，最后關(guān)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(diào)整到關(guān)閉狀態(tài)，然后將高壓氣瓶重新開(kāi)啟，使第一煤巖件、第二煤巖件及第三煤巖件全部進(jìn)行氣體吸附過(guò)程，直至飽和狀態(tài)；

步驟十：關(guān)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(diào)整到關(guān)閉狀態(tài)，然后將第四截止閥、第五截止閥及第六截止閥全部調(diào)整到開(kāi)啟狀態(tài)，通過(guò)第一質(zhì)量流量控制器、第二質(zhì)量流量控制器及第三質(zhì)量流量控制器依次測(cè)量模擬淺部埋深儲(chǔ)層、模擬中部埋深儲(chǔ)層及模擬深部埋深儲(chǔ)層的瞬時(shí)流量和累積流量，記錄下各儲(chǔ)層的氣體解吸規(guī)律；

步驟十一：調(diào)整各個(gè)儲(chǔ)層的層間距設(shè)定值，重復(fù)步驟一至步驟十，開(kāi)展不同層間距條件下多儲(chǔ)層煤層氣合采過(guò)程中各層氣體的滲流和解吸規(guī)律的研究。