CN102477864A - 一种煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法，属于采油气工程技术领域。所述方法包括：根据要模拟地区的煤层弹性模量选择所述橡胶弹性体，根据要模拟煤层的渗透率选择所述空心橡胶球，组装所述煤层模拟装置；设定所述注入系统的注水量和注水时间，通过注入系统向所述煤层模拟装置注水；所述注水时间结束后，停止注入；测试并采集注入阶段和压降阶段的压力值。本发明用于检验对于不同渗透率的煤层在煤层气开发的不同阶段，注入压降测试方法是否适用。
Description
技术领域
本发明涉及采油气工程技术领域，特别涉及一种煤层气注入压降测试的室内模拟方法。
背景技术
煤层气是一种高效清洁的非常规天然气资源，目前国内外积极进行煤层气资源开发以缓解能源危机，同时在保护环境的前提下实现能源可持续化发展。我国煤层气大规模商业性开发迫在眉睫。
合理高效地开发煤层气资源，必须依赖于对煤层气的动态监测，而煤层气井测试技术是煤层气藏开发方案制定和调整的动态数据的主要来源，堪称为煤层气藏工程师的“眼睛”。注入压降测试是目前煤层气井测试的主要手段之一，主要适用于煤层单相水流条件。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：由于注入压降测试基本原理是基于常规油气藏的测试理论，对于煤层气这种非常规天然气是否适用，精度如何，应当选取注入时间和压降时间，在开发阶段能否继续使用注入压降测试等问题，目前这些问题都没有严格论证和确切的数据说明。如果在现场进行实际测试研究这些问题，代价将是十分巨大的。因此，本发明利用注入压降所建立的注入压降模拟装置，提出了一套注入压降测试的室内实验模拟方法。
发明内容
本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法，用于检验对于不同渗透率的煤层在煤层气开发的不同阶段，注入压降测试方法是否适用。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：
一种煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法，包括以下步骤：
模拟煤层：根据要模拟地区的煤层弹性选择与其弹性相当的橡胶弹性体，所述橡胶弹性体的弹性模量为102～104MPa；根据所述要模拟煤层的渗透率选择空心橡胶球，所述待选空心橡胶球的半径为0.1-3mm；将选好的所述橡胶弹性体紧贴煤层模拟装置外壳的内侧壁设置，所述外壳和所述橡胶弹性体形成一个空间，将选好的所述空心橡胶球填充满所述空间，形成模拟煤层。
注入阶段：所述模拟煤层上方设有注入井筒，设定注入装置的注水量和注水时间，通过所述注水装置向所述注入井筒及所述模拟煤层注水。
压降阶段：所述注水时间结束后，停止注入。
在注入阶段和压降阶段均采用压力传感器监测所述注入井筒及所述模拟煤层中的压力随时间的变化，并由数据采集系统进行记录和分析，以得到各阶段煤层模拟装置中的响应压力参数。
模拟结束后，通过所述注入井筒管壁上的卸压孔进行卸压。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过改变注水流速、注入时间和压降时间可以模拟不同的注入压降测试过程，通过改变模拟煤层中的测试介质性质可以模拟不同渗透率煤层中的测试状况，从而达到模拟不同渗透率煤层注入压降测试的目的，因此可以检验注入压降测试对模拟煤层是否适用，并能提供改进优化注入压降测试方法的测试参数。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的煤层气注入压降测试的模拟装置结构示意图；
图2是本发明实施例中压力传感器分布示意图；
图3是本发明实施例2中提供的测试数据结果图；
图4是本发明实施例3中提供的测试数据结果图；
图5是本发明实施例4中提供的测试数据结果图。
图中：
1、外壳，2、空心橡胶球，3、橡胶弹性体，4、注入井筒，5、注入泵，6、水箱，7、流量测试仪，8、压力测试段，9、压力传感器，10、信号放大器，11、模数转换器、12、计算机，13、卸压孔，14、水管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
参照图1和图2，本实施例提供了一种煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法，该方法所用到的煤层气注入压降测试的模拟装置包括：煤层模拟装置、注入系统、压力传感器和数据采集系统。
所述煤层模拟装置用来模拟需要测试的地区煤层，所述煤层模拟装置包括外壳1，外壳1内壁的侧边上设有橡胶弹性体3，用于模拟煤层弹性，外壳1所包围的空间内设有多个空心橡胶球2，利用空心橡胶球2内的空气模拟气体压缩性，通过改变所填充的空心橡胶球2的大小模拟不同渗透率的煤层，外壳1上表面留有缺口；
所述注入系统用来向所述煤层模拟装置内的模拟煤层注水，所述注入系统包括注入井筒4和注水装置，注入井筒4位于所述煤层模拟装置上方，且通过所述缺口与所述煤层模拟装置相连，所述注水装置与注入井筒4相连；
注入井筒4与所述煤层模拟装置内均设有压力传感器9(图1中未标出)，压力传感器9的输出端与所述数据采集系统相连。压力传感器9用于监测注入阶段和压降阶段的压力数据，所述数据采集系统用于记录分析所述压力数据。
本实施例的注水装置由水管14、注入泵5、流量测试仪7和水箱6组成，水管14一端与注入井筒4相连，水管14的另一端与水箱6相连，流量测试仪7和注入泵5均设置在水管14上。
本发明实施例的数据采集装置包括信号放大器10、模数转换器11及计算机12，信号放大器10的输入端与压力传感器9的输出端相连，模数转换器11的输入端与信号放大器10的输出端相连，计算机12的输入端与模数转换器11的输出端相连。
注入井筒4上设有卸压孔13。
利用上述模拟装置模拟煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法，主要步骤如下：
模拟煤层：根据需要模拟地区的煤层弹性选择与其弹性相当的橡胶弹性体3，煤层的弹性模量一般在102～104MPa，因而选择的橡胶弹性体3的弹性模量一般在102～104MPa，根据煤层的弹性来选择橡胶弹性体3可以提高模拟质量，得到更加准确的数据；根据要模拟煤层的渗透率选择空心橡胶球2，煤层的渗透率一般在10-4～102mD，渗透率低的煤层选择半径小的空心橡胶球2，渗透率高的煤层选择半径大的空心橡胶球2，待选空心橡胶球2的半径在0.1-3mm之间，空心橡胶球2内的气体用于模拟气体压缩性，经过大量实验及计算得出，半径在0.1-3mm之间的空心橡胶球2能更准确的模拟煤层的渗透率，因而获得的实验数据更加可靠；将选好的橡胶弹性体3紧贴煤层模拟装置的外壳1的内侧壁设置，外壳1和橡胶弹性体3形成一个空间，将选好的空心橡胶球2填充满所述空间，形成所述模拟煤层。
注入阶段：设定所述注入装置的注水量和注水时间，控制注水装置以恒定的排量向注入井筒4中注水，由于注水后的注入井筒4和煤层模拟装置中充满水，产生高于所述煤层模拟装置原始内压的压力分布区。本发明实施例中采用流量测试仪7设定注水流量，也可以采用其他流量控制装置。
压降阶段：所述注水时间结束后，停止注入。此时，空心橡胶球2和橡胶弹性体3因受压而变形，以使得注水压力与煤层模拟装置原始内压逐渐趋于平衡。
在注入阶段和压降阶段均采用压力传感器9监测注入井筒4及所述煤层模拟装置中压力随时间的变化，并由数据采集系统进行记录和分析，以得到各阶段煤层模拟装置中的响应压力参数。
模拟结束后，通过注入井筒4的管壁上的有卸压孔13进行卸压。
实施例2
模拟中高渗透率煤层：要模拟的煤层渗透率约为10mD，煤层弹性模量约为1000MPa，为中高渗透率煤层。将与该煤层弹性相当的橡胶弹性体3紧贴外壳1的内侧壁设置，在橡胶弹性体3外壳1和橡胶弹性体3形成的空间内，填满半径为2mm的空心橡胶球2，形成中高渗透率模拟煤层。
注入阶段：控制流量测试仪7以1ml/min的速度向注入井筒4中注水5min；
压降阶段：注水5分钟后停止注入，10min后结束模拟测试。
在注入阶段和压降阶段均采用压力传感器9监测注入井筒4及所述煤层模拟装置中压力随时间的变化，压力传感器9监测到的压力值经信号放大器10及模数转换器11传输后储存到计算机12中。
10min后模拟测试结束，通过注入井筒4的管壁上的有卸压孔13进行卸压。
图3为本实施例提供的测试数据结果图，参照GB/T 24504-2009可知压降曲线正常，由此可知，在本实施例的测试条件下，注入压降测试适用于中高渗透模拟煤层。
实施例3
模拟中高渗透率煤层：要模拟的煤层渗透率约为10mD，煤层弹性模量约为1000MPa，为中高渗透率煤层。将与该煤层弹性相当的橡胶弹性体3紧贴外壳1的内侧壁设置，在橡胶弹性体3外壳1和橡胶弹性体3形成的空间内，填满半径为2mm的空心橡胶球2，形成中高渗透率模拟煤层。
注入阶段：控制流量测试仪7以2ml/min的速度向注入井筒4中注水2.5min；
压降阶段：注水2.5分钟后停止注入，5min后结束模拟测试。
在注入阶段和压降阶段均采用压力传感器9监测注入井筒4及所述煤层模拟装置中压力随时间的变化，压力传感器9监测到的压力值经信号放大器10及模数转换器11传输后储存到计算机12中。
5min后模拟测试结束，通过注入井筒4的管壁上的有卸压孔13进行卸压。
图4为本实施例提供的测试数据结果图，参照GB/T 24504-2009可知压降曲线异常，由此可知，在本实施例的测试条件下，注入压降测试不适用于中高渗透模拟煤层。
实施例4
模拟低渗透率煤层：要模拟的煤层渗透率约为10-3mD，煤层弹性模量约为400MPa，为低渗透率煤层。将与该煤层弹性相当的橡胶弹性体3，紧贴外壳1的内侧壁设置，在橡胶弹性体3外壳1和橡胶弹性体3形成的空间内，填满半径为0.2mm的空心橡胶球2，形成低渗透率模拟煤层。
注入阶段：控制流量测试仪7以5ml/min的速度向注入井筒4中注水15min；
压降阶段：注水15分钟后停止注入，30min后结束模拟测试。
在注入阶段和压降阶段均采用压力传感器9监测注入井筒4及所述煤层模拟装置中压力随时间的变化，压力传感器9监测到的压力值经信号放大器10及模数转换器11传输后储存到计算机12中。
30min后模拟测试结束，通过注入井筒4的管壁上的有卸压孔13进行卸压。
图5为本实施例提供的测试数据结果图，参照GB/T 24504-2009可知压降曲线异常，由此可知，在本实施例的测试条件下，注入压降测试不适用于低渗透模拟煤层。
通过本发明实施例提供的煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法，经过反复多次实验，得出以下结论：
(1)注入压降测试时间适合时，注入压降测试在煤层气藏开发早期的单相水流条件下对中高渗透煤层适用，测试曲线可以达到径向流状态。
(2)注入压降测试时间较短时，注入压降测试在煤层气藏开发早期的单相水流条件下对中高渗透煤层不适用，测试曲线难以达到径向流状态。。
(3)无论注入时间长短，注入压降测试在煤层气藏开发早期的单相水流条件下对低渗透模拟煤层均不适用，测试曲线难以达到径向流状态。
(4)注入压降测试不适用于煤层气藏开发中后期，由于煤层中存在气水两相，必须对注入压降测试进行修正或改造，测试曲线难以达到径向流状态且形态复杂。
通过上述实验结果可知，本发明实施例提供的煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法，通过改变注水流速、注入时间和压降时间可以模拟不同的注入压降测试过程，通过改变煤层模拟装置中的测试介质性质可以模拟不同渗透率煤层中的测试状况，从而达到模拟不同渗透率煤层注入压降测试的目的，因此可以检验注入压降测试对模拟煤层是否适用，并能提供改进优化注入压降测试方法的测试参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
模拟煤层：根据要模拟地区的煤层弹性选择与其弹性相当的橡胶弹性体，所述橡胶弹性体的弹性模量为102～104MPa；根据所述要模拟煤层的渗透率选择空心橡胶球，所述待选空心橡胶球的半径为0.1-3mm；将选好的所述橡胶弹性体紧贴煤层模拟装置外壳的内侧壁设置，所述外壳和所述橡胶弹性体形成一个空间，将选好的所述空心橡胶球填充满所述空间，形成模拟煤层。
注入阶段：所述模拟煤层上方设有注入井筒，设定注入装置的注水量和注水时间，通过所述注水装置向所述注入井筒及所述模拟煤层注水。
压降阶段：所述注水时间结束后，停止注入。
在注入阶段和压降阶段均采用压力传感器监测所述注入井筒及所述模拟煤层中的压力随时间的变化，并由数据采集系统进行记录和分析，以得到各阶段煤层模拟装置中的响应压力参数。
2.根据权利要求1所述的煤层气注入压降测试的室内实验模拟方法，其特征在于，模拟结束后，通过所述注入井筒管壁上的卸压孔进行卸压。
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