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1、(10)授权公告号 CN 201902207 U(45)授权公告日 2011.07.20CN201902207U*CN201902207U*(21)申请号 201020679908.7(22)申请日 2010.12.27E21B 49/00(2006.01)E21B 47/06(2006.01)(73)专利权人河南理工大学地址 454000 河南省焦作市高新区世纪大道2001号(72)发明人倪小明 王延斌 沈毅 苏现波朱明阳 贾炳(74)专利代理机构郑州联科专利事务所(普通合伙) 41104代理人王聚才(54) 实用新型名称一种煤层气垂直井排采控制模拟实验装置(57) 摘要本实用新型公开了一种。
2、煤层气垂直井排采控制模拟实验装置，包括压力系统、样品装置系统和采集系统，样品装置系统包括用于固定模具的固定器、与固定器相连的围压泵，采集系统包括与固定器一侧相连的气囊、与气囊出口处相衔接的采集器，固定器另一侧与压力系统相连。本实用新型可以在不同围压状态下对不同裂隙宽度、不同煤体结构、不同支撑剂在气相加压、水相加压和气、水两相加压等情况以及不同压差下支撑剂运移规律进行模拟实验，为煤层气垂直井不同排采阶段、不同产气量、不同产水量和不同裂隙条件下的排采工作制度的制定提供指导，极大地推进了我国煤层气商业化发展的进程。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求。
3、书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页CN 201902209 U 1/1页21.一种煤层气垂直井排采控制模拟实验装置，其特征在于，包括压力系统、样品装置系统和采集系统，样品装置系统包括用于固定模具的固定器、与固定器相连的围压泵，采集系统包括与固定器一侧相连的气囊、与气囊出口处相衔接的采集器，固定器另一侧与压力系统相连。2.如权利要求1所述的煤层气垂直井排采控制模拟实验装置，其特征在于，所述压力系统包括气压部分和水压部分，气压部分包括由管路串联的高压气瓶、阀门、气压表和流量计，水压部分包括串接在气压部分中的流量计与气压表之间的水箱、高压柱塞泵和水压表。3.如权利要求2所述的煤层气垂直井排采控。
4、制模拟实验装置，其特征在于，所述流量计与固定器之间设有压力表。4.如权利要求1、2或3所述的煤层气垂直井排采控制模拟实验装置，其特征在于，所述围压泵与固定器之间设有压力表。5.如权利要求4所述的煤层气垂直井排采控制模拟实验装置，其特征在于，所述采集器中下部设有滤网。权 利 要 求 书CN 201902207 UCN 201902209 U 1/4页3一种煤层气垂直井排采控制模拟实验装置技术领域0001 本实用新型属于煤层气开采研究设备技术领域，特别涉及一种煤层气垂直井排采控制模拟实验装置。背景技术0002 煤层气主要是以吸附状态赋存于煤储层中，通过排水、降低储层压力，从煤储层中解吸、产出，其产。
5、出机理与常规天然气差别很大，国外经过几十年基础理论的研究，逐渐形成了“排水降压气体解吸基质扩散裂隙渗流”的煤层气开发理论。我国在借鉴国外煤层气勘探开发先进经验的基础上，在技术方法上通过改进，逐渐形成了有利区块优选方法体系、水力加砂压裂技术，智能排采设备等一系列煤层气勘探开发的技术体系。三十余年来我国煤炭、石油、地矿以及地方政府等有关部门先后在42个含煤区施工了4000余口煤层气井，特别是在开滦、铁法、阜新、抚顺、大城、寿阳、屯留、韩城、吴堡、三交、三交北、峰峰、安阳、焦作、丰城、六盘水等地区进行了排采试验，虽然有的煤层气井取得了单井产量的突破，但很多煤层气井开采试验并不成功，究其原因，除客观地。
6、质因素影响外，大部分是由于开发技术，特别是排采技术失误造成的。0003 目前，我国还没有成熟的煤层气产出理论和排采控制经验，往往因为主观失误造成试验失败，甚至对一个试验区判了“死刑”。通过对我国低压、低渗的煤储层中煤层气的产出过程和排采控制理论进行研究，对提高煤层气井产气量有着十分重要的作用。我国煤层气勘探开发实践表明：这方面的研究工作明显滞后于煤层气勘探评价研究，制约着我国煤层气商业化发展的进程。因此，对煤层气产出机理和排采控制理论的研究就显得十分必要。实用新型内容0004 本实用新型的目的是提供一种能更好地研究煤层气井排采时压力的变化对煤储层颗粒的移动、支撑剂的移动造成的影响；能更好地了解。
7、煤层气井排采时支撑剂颗粒的运移变化规律，为煤层气排采工作制度提供理论指导的煤层气垂直井排采控制模拟实验装置。0005 为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种煤层气垂直井排采控制模拟实验装置，包括压力系统、样品装置系统和采集系统，样品装置系统包括用于固定模具的固定器、与固定器相连的围压泵，采集系统包括与固定器一侧相连的气囊、与气囊出口处相衔接的采集器，固定器另一侧与压力系统相连。0006 所述压力系统包括气压部分和水压部分，气压部分包括由管路串联的高压气瓶、阀门、气压表和流量计，水压部分包括串接在气压部分中的流量计与气压表之间的水箱、高压柱塞泵和水压表。0007 所述流量计与固定器之间设有。
8、压力表。0008 所述围压泵与固定器之间设有压力表。0009 所述采集器中下部设有滤网。说 明 书CN 201902207 UCN 201902209 U 2/4页40010 与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：样品装置系统分别与压力系统和采集系统相连，本实用新型可以在不同围压状态下对不同裂隙宽度、不同煤体结构、不同支撑剂在气相加压、水相加压和气、水两相加压等情况以及不同压差下支撑剂运移规律进行模拟实验，为煤层气垂直井不同排采阶段、不同产气量、不同产水量和不同裂隙条件下的排采工作制度的制定提供指导，极大地推进了我国煤层气商业化发展的进程。附图说明0011 图1为本实用新型的结构示意图。具体。
9、实施方式0012 如图1所示的煤层气垂直井排采控制模拟实验装置，其包括压力系统、样品装置系统和采集系统，样品装置系统分别与压力系统和采集系统相连。0013 压力系统包括气压部分和水压部分，气压部分包括由管路串联的高压气瓶1、阀门10、气压表31和流量计5，水压部分包括依次串接在气压部分中的流量计5与气压表31之间的水箱12、高压柱塞泵13和水压表32，高压柱塞泵13的主要功能是控制流体的流量，为系统提供恒定的压力和恒定的流量。0014 压力系统可进行单一气相或单一水相加压，也可以气、水两相加压。气压主要是在高压气瓶1中装入不同的气体，例如：氮气、二氧化碳、甲烷和氦气，通过阀门10调节压力。在气。
10、、水两相加压时，可以按照实验的所需，调整气相压力和水相压力。0015 样品装置系统包括用于固定模具11的固定器2、与固定器2相连的围压泵4，围压泵4与固定器2之间设有压力表33。0016 采集系统包括气囊6、与气囊6出口处相衔接的采集器7，在采集器7中下部设有滤网14。采集系统主要是对压差达到不同值时的支撑剂量进行收集，当仅采用单一气相加压时，可通过气囊收集的支撑剂直接称重；当使用气、水两相或单一水相加压时，则需对收集到的支撑剂需要进行烘干。0017 样品装置系统与压力系统和采集系统的连接是通过固定器2实现的，固定器2一侧与压力系统的管路相连，在管路上的流量计5与固定器2之间设有压力表 34；。
11、固定器2的另一侧与采集系统的气囊6相连。0018 样品装置系统中的核心是固定器2内的模具11，模具11的制作装置包括裂隙制造器8和模具盘9，模具11的制作步骤是：0019 第一步、选择模具盘0020 模具盘9上焊接了一根根的圆形或板状的柱体，柱体的宽度是根据煤层中裂隙宽度和支撑剂的宽度进行焊接，其规格主要有0.3mm、0.45mm、0.6mm、0.75mm、0.8mm、0.9mm和1.2mm等。0021 第二步、模拟材料配置0022 不同煤体结构的煤，其强度不同，模拟材料配比也不同。根据研究，不同煤体结构的煤，选取不同的材料重量比进行制作调匀，然后注入不同规格的模具盘，在规定时间后取出。各种煤。
12、体结构煤的配比及凝固时间见表1。0023 说 明 书CN 201902207 UCN 201902209 U 3/4页50024 第三步、等凝固后，把制作好的材料取出，在其中充填上不同粒径、不同类型的支撑剂，常见支撑剂的基本参数见表2。0025 0026 第四步、制作不同规格橡胶垫圈0027 根据模具盘9中的不同规格裂隙，制作不同规格的橡胶垫圈，橡胶垫圈的孔洞需与模具盘9的裂隙一一对应。0028 第五步、把充填好支撑剂的模拟材料放入固定器。0029 本实用新型上可连接数据显示系统，通过传感器与计算机进行连接，以显示围压泵数据，进行控制操作。0030 本实用新型的操作步骤为： 选择模具：选择实验。
13、所需的模具11；试验样品装模具：把要进行试验的样品烘干，准确称重装入模具盘9； 气密性检查：向系统充入氦气，检查系统的气密性； 设置围压：根据现场围压需要，通过围压泵4设置模具11固定器2的围压； 小排量加压：在装好模具11后，要进行小排量的加压，看是否能出气，如果不能出气，检查固定器2两端橡胶垫圈的孔洞是否与裂隙孔洞吻合； 加压试验并数据采集：逐级加压，及时收集压力变化支撑剂量、称重，采集加压过程中的各种数据，并将数据记说 明 书CN 201902207 UCN 201902209 U 4/4页6录为数据文件； 数据处理：根据收集到的各种数据，做出不同围压下压差与支撑剂量和气、水流量与产出的支撑剂量关系图； 耦合分析：耦合分析不同围压下压差、气、水流量与产出的支撑剂量的关系，为不同排采阶段、不同产水量、不同产气量、不同储层压力条件下的排采工作制度提供依据。说 明 书CN 201902207 UCN 201902209 U 1/1页7图1说 明 书 附 图CN 201902207 U。