[發明專利]一種煤層氣分段壓裂水平井產能模擬測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202010480504.3
• 申請日: 2020-05-30
• 公開（公告）號: CN111594099B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 曹運興;倪小明;楊慈祥;石玢;范紅明;李佳峰;田林;石延霞;鮮保安;張斌;張洲
• 申請（專利權）人: 河南理工大學;中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B49/00
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 范志遠

本發明公開了一種煤層氣分段壓裂水平井產能模擬測試裝置，包括承載臺、動力加載機構、煤儲層模擬機構、氣體回收機構及數據采集裝置，承載臺包括承載機架、作業臺及操控臺，煤儲層模擬機構與作業臺連接，動力加載機構、氣體回收機構及數據采集裝置均與承載機架連接，并分別與煤儲層模擬機構相互連接。其具體測試方法包括設備組裝，設備預制，仿真模擬及數據匯總等四個步驟。本發明可有效對不同地質結構進行仿真模擬，從而有效實現精確計量壓裂作業后產氣量試驗精度，同時還可有效提高檢測試驗作業的工作效率；從而為相似煤儲層條件實際下產能預測提供相對精確的參考依據，可有效的提高煤層氣開采礦區設計、開采工藝及開采活動精確性和可靠性。

技術領域

本發明涉及一種煤層氣分段壓裂水平井產能模擬測試裝置及方法，屬煤層氣開采技術。

背景技術

直井和水平井是目前我國地面開發煤層氣的兩種主要井型。水平井具有卸壓面積大、產氣量高、能縮短產氣時間、且工藝技術相對比較成熟等特點，這一特點決定在煤層氣勘探開發程度較高的地區，其應用越來越廣泛。而我國煤儲層滲透性普遍較低，煤層埋深600米以淺且煤儲層滲透率高于0.5mD的原生結構煤、碎裂煤發育區，煤層氣多分支水平井技術得到較好的推廣應用。但隨著煤層氣開發深度的增加，煤儲層滲透率低于0.5mD時，多分支水平井井筒容易坍塌、后期維護困難、產氣量更多依賴煤層本身滲透率的缺點完全暴露，投入/產出比較小，應用面越來越窄。分段壓裂水平井因其鉆井工藝相對簡單、對煤層的適應性強、且分段壓裂工具及工藝不復雜、供氣范圍廣等特點，越來越引起了人們的重視。

除了受煤儲層地質條件影響外，是否具有較大經濟效益是決定其分段壓裂水平井能否得到較大范圍推廣的重要因素，而準確預測煤層氣分段壓裂水平井的產能是較客觀對其經濟效益評價的基礎。采用Comet 3.0、Eclipse、CoalGas、CMG等產能模擬軟件進行模擬是目前最常用的產能預測方法。這些軟件都是由國外的公司基于外國的煤儲層地質條件開發的，主要是美國、澳大利亞等國。而美國、澳大利亞等國家的煤儲層地質條件與我國煤儲層地質條件存在較大差異，儲層滲透率是影響煤層氣井產能的重要參數，而美國、澳大利亞等國家煤儲層滲透率一般是幾毫達西甚至上百毫達西，而我國煤儲層滲透率普遍小于1毫達西，數量級存在明顯差異，導致我國煤層氣科技工作者應用這些軟件時，更多是基于現場歷史產氣數據進行的生產動態擬合，調整參數來進行產能預測，主觀性較大，不能準確的反映客觀事實。一些研究者通過構建產能數學模型來對煤層氣井的產能進行預測，分段壓裂段數、煤儲層非均質性等差異可能導致其預測結果與實際存在一定的出入。

因此，亟需研制一種裝置及相應的檢測方法，能針對不同的分段壓裂段數、煤儲層組合等，模擬儲層的各種條件，進行儲層條件變化及分段壓裂段數變化，對各段的產能進行測試，以便較準確測試出不同儲層條件、分段壓裂段數等條件下煤層氣分段壓裂井的產能，進而為煤層氣水平井工藝實施提供決策依據。

發明內容

本發明目的就在于克服上述不足，提供一種煤層氣分段壓裂水平井產能模擬測試裝置及方法。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現：

一種煤層氣分段壓裂水平井產能模擬測試裝置，包括承載臺、動力加載機構、煤儲層模擬機構、氣體回收機構及數據采集裝置，其中承載臺包括承載機架、作業臺及操控臺，其中承載機架為軸線與水平面垂直分布的框架結構，其上端面與作業臺連接并同軸分布，側表面與至少一個操控臺相互連接，煤儲層模擬機構通過至少三個定位夾具與作業臺連接，其軸線與水平面平行分布，動力加載機構、氣體回收機構及數據采集裝置均與承載機架連接，并分別與煤儲層模擬機構相互連接，且動力加載機構、氣體回收機構間通過煤儲層模擬機構連通，數據采集裝置另設至少一個操控界面，且操控界面均與操控臺上端面連接，且動力加載機構、煤儲層模擬機構、氣體回收機構均與數據采集裝置電氣連接。