CN104453802A - 一种多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，包括回收系统，回收系统连接在井筒模拟装置顶部，储层模拟系统与井筒模拟装置中的导孔连接，调整系统连接在井筒模拟装置外侧与底部用于控制井筒模拟装置的倾度，数据采集系统连接在回收系统、井筒模拟装置与储层模拟系统相互间的连接处，本发明能够模拟在一定井筒长度、井斜角等条件下，经排水降压后，原始储层条件下多个煤层依次解吸，并经过煤层气井筒的环空和油管产出这一物理过程，同时通过调整排水量、套压，记录并分析流压、产气量数据，定性认识多层合采的煤层气井筒气液两相流特点，得出优化的排采工作制度，为现场煤层气井排采工作制度的制定提供指导性建议。
Description
技术领域
本发明涉及一种多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，属于煤层气排采技术领域。
背景技术
由于我国煤层气藏普遍存在低压、低渗与低含气饱和度的特点，因此煤层气井开发普遍存在单井产量低、经济效益差的情况。如果只采用抽排煤层中的地层水来降低煤层压力的方法，使煤层中吸附的甲烷气体释放出来，而不采取任何增产措施，不仅会使煤层气单井产量较低，而且煤层气开发井将失去开采的价值。
为了提高煤层气单井产量，获得可观的经济效益，必须采取一些新的增产措施。目前国内煤层气开发应用最广泛的储层强化措施依然是压裂改造技术，该技术主要针对单一厚煤层或多层煤层进行压裂，结果表明相比单层开采的煤层气井，多层合采煤层气井的产气量并不具备明显优势，这主要是因为一下几点：
1、多层合采煤层气井的煤层之间因储层压力、煤阶、含气量等参数的不同，导致在气液两相流阶段时常发生层间干扰现象。
2、目前国内还是照搬单层煤层开采的煤层气井工作制度，来指导多层合采煤层气井工作制度。
综上，亟需研究针对多层合采煤层气井的排采工作制度。
发明内容
本发明的目的是：提供一种多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，它能够模拟在一定井筒长度、井斜角等条件下，经排水降压后，原始储层条件下多个煤层依次解吸，并经过煤层气井筒的环空和油管产出这一物理过程，同时通过调整排水量、套压，记录并分析流压、产气量数据，定性认识多层合采的煤层气井筒气液两相流特点，得出产气量最大化的排采工作制度，为现场煤层气井排采工作制度的制定提供指导性建议，从而克服现有技术的不足。
本发明的技术方案
一种多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，包括回收系统，回收系统连接在井筒模拟装置顶部，储层模拟系统与井筒模拟装置中的导孔连接，调整系统连接在井筒模拟装置外侧与底部用于控制井筒模拟装置的倾度，数据采集系统连接在回收系统、井筒模拟装置与储层模拟系统相互间的连接处，其中数据采集系统，用于完成参数检测、收集和整理。
前述的多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置中，该井筒模拟装置以透明玻璃管组接形而形成的主体框架，在透明玻璃管底部设有密封的丝堵，在透明玻璃管内从下至上依次设有与透明玻璃管同轴的筛管和PE管，在筛管与透明玻璃管间的环空内设有石英砂，在透明玻璃管上端设有丝扣盖，在丝扣盖顶部设有套孔，PE管顶部与丝扣盖连接，在PE管底部分别设有潜水泵和电子压力计一，导孔设置在筛管和PE管交界处和以下位置的透明玻璃管上，压力计二和注水泵分别设置在透明玻璃管右侧上部和中部，该井筒模拟装置结构能够有效模拟现实中多煤层的不同内部结构，提供提供气液流动通道与参数测量端口。
前述的多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置中，该储层模拟系统以三轴吸附解吸仪为核心，依次进行原始储层压力条件下的煤样吸附和解，在三轴吸附解吸仪顶部设有瓦斯进口、油压进口，在三轴吸附解吸仪底部设有瓦斯出口和围压入口，在三轴吸附解吸仪中端外侧设有一个外接管线，在外接管线上中端设有闸阀，在闸阀右侧设有气液分离器，盖气液分离器出口分为气管线和水管线，在气管线和水管线上分别安装有气体流量计和液体流量计，该瓦斯进口与天然气瓶组通过管线连接，该油压进口与手动油压泵通过管线连接，该瓦斯出口通过管线连接带有量筒的水槽，该围压入口通过管线连接手动水压泵，该储层模拟系统提供原始储层条件下的饱和煤层气煤样，观测排采过程中各单煤层的产气压力和产液压力，并用于观测层间干扰现象。
前述的多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置中，该回收系统包括气罐和水池，在气罐与井筒模拟装置间设有排水流量计。
前述的多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置中，该调整系统的主体基架为直角形结构，在调整系统的水平基架及竖直基架均设有滑块槽，在滑块槽两面上设有固定孔，该调整系统用于调整井筒模拟系统的井斜角、井深以确保井筒模拟系统更加符合现实煤层结构特点。
由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明填补了多层合采煤层气井筒内气液两相流物理模拟领域的技术空白，提出一种多层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，它能够模拟在一定井筒长度、井斜角等条件下，经排水降压后，原始储层条件下多个煤层依次解吸，并经过煤层气井筒的环空和油管产出这一物理过程，同时通过调整排水量、套压，记录并分析流压、产气量数据，定性认识多层合采的煤层气井筒气液两相流特点，得出产气量最大化的排采工作制度，为现场煤层气井排采工作制度的制定提供指导性建议，另外还能通过记录和分析各单层的产气量、产液量等数据，来分析层间干扰对于产气量的影响情况，并制定有效的工作制度来避免或减弱层间干扰。
附图说明
附图1为本发明装置结构示意图；
附图2为本发明装置中井筒模拟系统的结构示意图；
附图3为附图2中F的放大部分示意图；
附图4为本发明装置中储层模拟系统的结构示意图；
附图5为本发明装置中调整系统的结构示意图。
附图6为本发明装置中调整系统的结构示意图。
附图中的标记为：1-回收系统、2-井筒模拟装置、3-储层模拟系统、4-调整系统、5-数据采集系统、6-导孔、7-透明玻璃管、8-丝堵、9-筛管、10-PE管、11-石英砂、12-丝扣盖、13-套孔、14-潜水泵、15-电子压力计一、16-压力计二、17-注水泵、18-三轴吸附解吸仪、19-瓦斯进口、20-油压进口、21-瓦斯出口、22-围压入口、23-外接管线、24-闸阀、25-气液分离器、26-气管线、27-水管线、28-气体流量计、29-液体流量计、30-天然气瓶组、31-手动油压泵、32-带有量筒的水槽、33-手动水压泵、34-气罐、35-水池、36-排水流量计、37-滑块槽、38-固定孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
本发明的实施例：一种多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，如附图1所示，包括回收系统1，回收系统1连接在井筒模拟装置2顶部，储层模拟系统3与井筒模拟装置2中的导孔6连接，调整系统4连接在井筒模拟装置2外侧与底部用于控制井筒模拟装置2的倾度，数据采集系统5连接在回收系统1、井筒模拟装置2与储层模拟系统3相互间的连接处，其中井筒模拟系统2能提供气液两相流井筒模拟系统通道与参数测量端口，数据采集系统5用于完成参数检测、收集和整理，储层模拟系统3能提供原始储层条件下的饱和煤层气煤样，用于观测排采过程中各单煤层的产气压力和产液压力，回收系统1用于回收产出的煤层气和水，调整系统4用于调整井筒模拟系统的井斜角、井深。
如附图2和3所示，该井筒模拟装置2以透明玻璃管7组接形而形成的主体框架，在透明玻璃管7底部设有密封的丝堵8，在透明玻璃管7内从下至上依次设有与透明玻璃管7同轴的筛管9和PE管10，在筛管9与透明玻璃管7间的环空内设有石英砂11，在透明玻璃管7上端设有丝扣盖12，在丝扣盖12顶部设有套孔13，PE管10顶部与丝扣盖12连接，在PE管10底部分别设有潜水泵14和电子压力计一15，导孔6设置在筛管9和PE管10交界处和以下位置的透明玻璃管7上，压力计二16和注水泵17分别设置在透明玻璃管7右侧上部和中部。
如附图4所示，该储层模拟系统3以三轴吸附解吸仪18为核心，依次进行原始储层压力条件下的煤样吸附和解，在三轴吸附解吸仪18顶部设有瓦斯进口19、油压进口20，在三轴吸附解吸仪18底部设有瓦斯出口21和围压入口22，在三轴吸附解吸仪18中端外侧设有一个外接管线23，在外接管线23上中端设有闸阀24，在闸阀24右侧设有气液分离器25，该气液分离器25出口分为气管线26和水管线27，在气管线26和水管线27上分别安装有气体流量计28和液体流量计29，该瓦斯进口19与天然气瓶组30通过管线连接，该油压进口20与手动油压泵31通过管线连接，该瓦斯出口21通过管线连接带有量筒的水槽32，该围压入口22通过管线连接手动水压泵33。
如附图5所示，该回收系统1包括气罐34和水池35，在气罐34与井筒模拟装置2间设有排水流量计36。
如附图6所示，该调整系统4的主体基架为直角形结构，在调整系统4的水平基架及竖直基架均设有滑块槽37，在滑块槽37两面上设有固定孔38，该固定孔381与井筒模拟系统的套孔13对应，用于固定井筒模拟系统2的上端。
测试时组装好井筒模拟系统后，将井筒模拟系统放在调整系统后，利用固定孔和套孔调整到井筒模拟系统需要的倾斜角度，再装配储层模拟系统和回收系统，数据采集系统通过数据线分别连接电子压力计一、压力计二、气体流量计、液体流量计及排水流量计用于显示上述数据，整个模拟装置装配好后，关闭闸阀后放入煤样实施24小时原始储层压力条件下的饱和吸附（通过在三轴吸附解吸仪内放入煤块，天然气瓶组输入燃气，并通过油压泵和水压泵给定适合压力实现煤块的吸附），当吸附量达到要求后，开启出水泵对整个井筒进行加水，当井筒压力和储层压力一样时，打开闸门并开启潜水泵，实施多层合采煤层气井生产模拟实验。
1、利用数据采集系统记录若干组实验的排水量、套压、流压、产气量等数据，定性分析多层合采的煤层气井筒气液两相流特点，总结产气量最大化的排采工作制度，为现场煤层气井排采工作制度的制定提供指导性建议。
2、为了观察排采过程中的层间干扰现象，可以在某个煤样里面泵入带颜色的液体，当观察到层间干扰现象时，可分析被干扰层的气体流量数据来验证。
Claims (5)
1.一种多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，包括回收系统（1），其特征在于：回收系统（1）连接在井筒模拟装置（2）顶部，储层模拟系统（3）与井筒模拟装置（2）中的导孔（6）连接，调整系统（4）连接在井筒模拟装置（2）外侧与底部用于控制井筒模拟装置（2）的倾度，数据采集系统（5）连接在回收系统（1）、井筒模拟装置（2）与储层模拟系统（3）相互间的连接处。
2.根据权利要求1所述的多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，其特征在于：该井筒模拟装置（2）以透明玻璃管（7）组接形而形成的主体框架，在透明玻璃管（7）底部设有密封的丝堵（8），在透明玻璃管（7）内从下至上依次设有与透明玻璃管（7）同轴的筛管（9）和PE管（10），在筛管（9）与透明玻璃管（7）间的环空内设有石英砂（11），在透明玻璃管（7）上端设有丝扣盖（12），在丝扣盖（12）顶部设有套孔（13），PE管（10）顶部与丝扣盖（12）连接，在PE管（10）底部分别设有潜水泵（14）和电子压力计一（15），导孔（6）设置在筛管（9）和PE管（10）交界处和以下位置的透明玻璃管（7）上，压力计二（16）和注水泵（17）分别设置在透明玻璃管（7）右侧上部和中部。
3.根据权利要求1所述的多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，其特征在于：该储层模拟系统（3）以三轴吸附解吸仪（18）为核心，依次进行原始储层压力条件下的煤样吸附和解，在三轴吸附解吸仪（18）顶部设有瓦斯进口（19）、油压进口（20），在三轴吸附解吸仪（18）底部设有瓦斯出口（21）和围压入口（22），在三轴吸附解吸仪（18）中端外侧设有一个外接管线（23），在外接管线（23）上中端设有闸阀（24），在闸阀（24）右侧设有气液分离器（25），盖气液分离器（25）出口分为气管线（26）和水管线（27），在气管线（26）和水管线（27）上分别安装有气体流量计（28）和液体流量计（29），该瓦斯进口（19）与天然气瓶组（30）通过管线连接，该油压进口（20）与手动油压泵（31）通过管线连接，该瓦斯出口（21）通过管线连接带有量筒的水槽（32），该围压入口（22）通过管线连接手动水压泵（33）。
4.根据权利要求1所述的多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，其特征在于：该回收系统（1）包括气罐（34）和水池（35），在气罐（34）与井筒模拟装置（2）间设有排水流量计（36）。
5.根据权利要求1所述的多煤层合采的煤层气井筒气液两相流模拟装置，其特征在于：该调整系统（4）的主体基架为直角形结构，在调整系统（4）的水平基架及竖直基架均设有滑块槽（37），在滑块槽（37）两面上设有固定孔（38）。
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