CN109611089B - 煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试装置，包括模拟裂缝夹持系统、闭合压力加载系统、液体泵注系统、煤粉析出分散系统、残液收集罐和自动控制采集分析系统，所述煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统、液体泵注系统和残液收集罐均与模拟裂缝夹持系统连接，所述模拟裂缝夹持系统、煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统和液体泵注系统均与自动控制采集分析系统连接。本发明能够模拟煤层气井在压后不同排采阶段下煤粉颗粒析出后在支撑裂缝内运移及分布的真实状态，精细测试因煤粉颗粒运移堵塞引起的沿缝长方向不同位置压力响应值，同时测试上述情况下支撑裂缝导流能力伤害情况。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气开采技术领域，尤其涉及一种煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法，该方法用于测试不同排采阶段下煤粉析出对支撑裂缝导流能力的伤害情况。
背景技术
我国煤层气资源分布广泛且丰富，埋深小于2000m的煤层气资源量大约为3.45*1013m3，与常规天然气资源储量规模相当。作为一种优质清洁的新型能源，其开发利用具有弥补其他能源不足、减灾、改善大气环境的重要作用。由于煤层气开采须经过解吸-扩散-渗流的过程，且我国煤层气多具有低渗、低压、低饱和的特点，因此需要进行水力压裂作业将井筒与低渗煤层之间的天然裂隙与割理系统联通以实现商业化的开采。然而，受煤粉产出能力、煤粉颗粒移动性、煤粉表面电荷及缝内流体流速(生产制度)等因素影响，煤粉析出并在微裂缝和支撑剂充填裂缝中的堵塞将降低人工裂缝导流能力，增加煤层裂缝或割理系统孔压并降低甲烷解吸速度，从而伤害煤层产气效果。因此，开展模拟地层闭合压力作用下煤粉析出对支撑裂缝导流能力伤害工实验研究工作，对优化煤层气井压裂设计参数及压后排采制度具有重要意义。
目前模拟煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝导流能力伤害的测试主要通过API导流室开展，存在局限如下：
(1)采用在API导流室内预置煤粉充填层方式，不能模拟煤层压后煤粉析出在支撑剂充填层的自然运移与分布。
(2)受限于API导流室尺寸，沿缝长方向仅可在进出口端位置进行压力测量，无法精细评价沿缝长方向煤粉堵塞的压力响应情况。
(3)导流能力测试条件(缝内流速)未以实际排采制度为依据，评价结果对现场应用仅有定性指导意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试装置及方法，本发明能够模拟煤层气井在压后不同排采阶段下煤粉颗粒析出后在支撑裂缝内运移及分布的真实状态，精细测试因煤粉颗粒运移堵塞引起的沿缝长方向不同位置压力响应值，同时测试上述情况下(压后不同生产制度煤粉析出条件下)支撑裂缝导流能力伤害情况，可用以指导优化煤层气井压裂参数及压后不同排采阶段以降低煤粉颗粒析出对压裂效果(支撑裂缝导流能力)的不利影响。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试装置，其特征在于：包括用于夹持铺砂模拟形成支撑裂缝的模拟裂缝夹持系统、用于模拟支撑裂缝所在地层闭合压力加载状态的闭合压力加载系统、用于对支撑裂缝模拟不同排采阶段对应流体流速的液体泵注系统、用于模拟压后不同排采阶段煤粉颗粒的分散、析出与流动的煤粉析出分散系统、用于收集残液的残液收集罐和用于采集分析数据并控制的自动控制采集分析系统，所述煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统、液体泵注系统和残液收集罐均与模拟裂缝夹持系统连接，所述模拟裂缝夹持系统、煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统和液体泵注系统均与自动控制采集分析系统连接。
所述模拟裂缝夹持系统包括上压板、下压板、上活塞、下活塞、进料管、出料管、支撑剂、电子位移传感器、压力传感器、金属垫片和中空结构的腔体，腔体竖向固定，下活塞通过下压板设置在腔体内，上活塞通过上压板活动设置在腔体内，上活塞与下活塞之间形成支撑裂缝，支撑剂和金属垫片设置在支撑裂缝内，进料管和出料管均与支撑裂缝相通，腔体上开设有与支撑裂缝相通的测压孔，压力传感器固定在测压孔内，电子位移传感器分别固定在上压板和下压板上；所述煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统、液体泵注系统均与进料管连接，所述残液收集罐与出料管连接，所述自动控制采集分析系统分别与压力传感器和电子位移传感器连接，所述闭合压力加载系统与上压板连接。
所述测压孔内和进料管内均设置有金属滤网，所述出料管上设置有泄压阀。
所述闭合压力加载系统包括液压机和加压组件，液压机通过加压组件与上压板连接，液压机与加压组件配合控制上压板动作；所述自动控制采集分析系统与液压机连接。
所述煤粉析出分散系统包括煤粉析出分散器、煤粉分散搅拌器和双缸注射泵，煤粉分散搅拌器固定在煤粉析出分散器上部，煤粉析出分散器的进料端与双缸注射泵连接，出料端依次通过出料阀和总三通接头与模拟裂缝夹持系统连接；所述自动控制采集分析系统分别与煤粉分散搅拌器和双缸注射泵连接。
所述液体泵注系统包括储液罐、储气罐、储液罐阀门、储气罐阀门、控压阀、恒流泵、气体流量计、连接阀A、连接阀B和分三通接头，储液罐依次通过储液罐阀门、恒流泵、连接阀A、分三通接头、连接阀B和总三通接头与模拟裂缝夹持系统连接，储气罐依次通过储气罐阀门、控压阀和气体流量计与分三通接头连接；所述自动控制采集分析系统分别与储液罐阀门、储气罐阀门、控压阀、恒流泵和气体流量计连接。
所述自动控制采集分析系统包括PC机及数据连接线，PC机通过数据连接线分别与模拟裂缝夹持系统、煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统和液体泵注系统连接。
一种煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)使用闭合压力加载系统对模拟裂缝夹持系统模拟形成的支撑裂缝加载初始闭合压力，并将压后排采阶段换算后的支撑裂缝内的流速作为煤粉分散液流动速度；
(2)对煤岩目标储层气井压后不同排采阶段返出的煤粉及地层返排液进行取样，并将取样的煤粉及地层返排液送入煤粉析出分散系统中进行分散，分散均匀后注入支撑裂缝内；
(3)通过自动控制采集分析系统确认腔体和测压孔的压差稳定后，停止注入煤粉；
(4)使储液罐与支撑裂缝连通，并将压后排采阶段换算后的支撑裂缝内的流速作为恒流泵设定排量，开启恒流泵进行液测；
(5)通过自动控制采集分析系统录取当前闭合压力条件下的液测实验数据，实验数据包括测压孔压力值、恒流泵泵注排量、闭合压力值和电子位移计读数；
(6)逐级增加闭合压力大小至模拟地层闭合压力值，通过自动控制采集分析系统录取不同闭合压力条件下的液测实验数据；
(7)在闭合压力增加至最大值并录取此时液测实验数据后，使储液罐与支撑裂缝断开；
(8)使储气罐与支撑裂缝连通，并将压后排采阶段换算后的气体流量作为控压阀调整依据，测试当前闭合压力条件下气测实验数据；
(9)测试完毕后，打开模拟裂缝夹持系统，图像记录支撑裂缝内缝长方向的煤粉分散状态，并计算出当前闭合压力条件下导流能力的测试值。
所述模拟裂缝夹持系统中支撑剂充填层尺寸为35cm*3.81cm*wf。
所述煤粉析出分散系统中煤粉析出分散器的容积为500ml，煤粉析出分散器耐压20MPa；双缸注射泵的排量范围为5～500ml/min，双缸注射泵耐压30MPa。
采用本发明的优点在于：
1、本发明通过模拟裂缝夹持系统能够夹持铺砂并模拟形成煤粉析出的支撑裂缝，通过闭合压力加载系统能够模拟支撑裂缝所在地层闭合压力的加载状态，通过煤粉析出分散系统能够模拟压后不同排采阶段煤粉颗粒的分散、析出与流动，通过液体泵注系统能够对支撑裂缝模拟不同排采阶段对应的流体流速，通过残液收集罐能够自动收集残液，通过自动控制采集分析系统能够自动控制、采集与分析液体泵注过程中闭合压力加载数据、煤粉析出数据及液体泵注数据。本发明通过模拟裂缝夹持系统、煤粉析出分散系统、液体泵注系统、自动控制采集分析系统、残液收集罐和闭合压力加载系统的配合，能够真实模拟煤层气井压后不同生产制度下煤粉析出在支撑裂缝内的运移及分布情况，实现对沿缝长不同位置因煤粉堵塞引起的压力响应值并评价不同生产制度下煤粉颗粒堵塞的压力响应特征，能够测试压后不同生产制度下煤粉析出后对支撑裂缝导流能力伤害的考察。
2，本发明能够模拟煤层气井在压后不同排采阶段下煤粉颗粒析出后在支撑裂缝内运移及分布的真实状态，精细测试因煤粉颗粒运移堵塞引起的沿缝长方向不同位置压力响应值，同时测试上述情况下(压后不同生产制度煤粉析出条件下)支撑裂缝导流能力伤害情况，可用以指导优化煤层气井压裂参数及压后不同排采阶段以降低煤粉颗粒析出对压裂效果(支撑裂缝导流能力)的不利影响。克服了现有技术缺陷，为研究煤层气井压后不同排采制度下煤粉析出对支撑裂缝导流能伤害及指导压裂参数、排采制度的优化提供了专用设备及测试方法。
3，本发明原理科学，结构简单，测试方法有效。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中模拟裂缝夹持系统的结构示意图。
图中的标记为：1、储气罐，2、储气罐阀门，3、控压阀，4、气体流量计，5、储液罐，6、储液罐阀门，7、恒流泵，8、连接阀A，9、分三通接头，10、连接阀B，11、双缸注射泵，12、煤粉分散搅拌器，13、煤粉析出分散器，14、出料阀，15、总三通接头，16、液压机，17、液压管线，18、上压板，19、腔体，20、下压板，21、平台底座，22、测压孔，23、压力传感器，24、泄压阀，25、残液收集罐，26、PC机，27、进料管，28、出料管，29、金属滤网，30、上活塞，31、下活塞，32、螺栓，33、电子位移传感器。
具体实施方式
本发明公开了一种煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试装置，包括用于夹持铺砂模拟形成支撑裂缝的模拟裂缝夹持系统、用于模拟支撑裂缝所在地层闭合压力加载状态的闭合压力加载系统、用于对支撑裂缝模拟不同排采阶段对应流体流速的液体泵注系统、用于模拟压后不同排采阶段煤粉颗粒的分散、析出与流动的煤粉析出分散系统、用于收集残液的残液收集罐25和用于采集分析数据并控制的自动控制采集分析系统，所述煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统、液体泵注系统和残液收集罐25均与模拟裂缝夹持系统连接，所述模拟裂缝夹持系统、煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统和液体泵注系统均与自动控制采集分析系统连接。
本发明中，所述模拟裂缝夹持系统包括上压板18、下压板20、上活塞30、下活塞31、进料管27、出料管28、支撑剂、电子位移传感器33、压力传感器23、金属垫片和中空结构的腔体19，腔体19竖向固定，下活塞31通过螺栓32与下压板20固定连接，上活塞30通过螺栓32与上压板18固定连接，上活塞30和下活塞31均活动设置在腔体19内，上活塞30位于下活塞31上方，上活塞30与下活塞31之间形成支撑裂缝，支撑剂和金属垫片设置在支撑裂缝内，进料管27和出料管28均与支撑裂缝相通，且优先进料管27与出料管28对称设置在腔体19两侧，出料管28上设置有泄压阀24，腔体19上开设有与支撑裂缝相通的测压孔22，压力传感器23固定在测压孔22内，电子位移传感器33的数量为四个，分别固定在上压板18和下压板20上；所述煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统、液体泵注系统均与进料管27连接，所述残液收集罐25与出料管28连接，所述自动控制采集分析系统分别与压力传感器23和电子位移传感器33连接，所述闭合压力加载系统与上压板18连接。
进一步的，测压孔22的数量为多个，沿支撑裂缝的缝长方向开设，每个测压孔22内均设置有压力传感器23。
更进一步的，测压孔22内和进料管27内均设置有金属滤网29，金属滤网29可以为不锈钢滤网，测压孔22内的滤网用于保证压力传感器23能够准确测试支撑裂缝内的压力，进料管27内的金属滤网29用于保证进入合适尺寸大小的煤粉颗粒。
本发明中，腔体19为耐高压的腔体19，上活塞30与腔体19之间有密封圈，下活塞31与腔体19之间有密封圈，保证支撑裂缝内的密封效果。
进一步的，支撑剂和金属垫片设置在支撑裂缝内的具体设置方式为：先在下活塞31的上表面放置金属垫片，再将称取好的支撑剂均匀铺置于金属垫片上，再于支撑裂缝上放置金属垫片，支撑剂充填层尺寸为35cm*3.81cm*wf。
本发明中，上压板18和下压板20的外径均略大于腔体19内径，其中两个电子位移传感器33对称固定在上压板18上，另外两个电子位移传感器33对称固定在下压板20上，电子位移传感器33分别与上压板18和下压板20点接触，电子位移传感器33用于测量上压板18和下压板20之间位移变化。
本发明中，所述闭合压力加载系统包括液压机16、平台底座21和加压组件，液压机16通过加压组件与上压板18连接，液压机16与加压组件配合控制上压板18动作，腔体19通过下压板20设置在平台底座21；所述自动控制采集分析系统与液压机16连接。其中，加压组件为现有常规设备，其结构可包括液压管线17和定位板，定位板与上压板18固定连接。使用时，液压机通过液压管线17和定位板控制上压板18的动作，进而控制上活塞30在腔体19内的动作。
本发明中，所述煤粉析出分散系统包括煤粉析出分散器13、煤粉分散搅拌器12和双缸注射泵11，煤粉分散搅拌器12固定在煤粉析出分散器13上部，煤粉析出分散器13的进料端与双缸注射泵11连接，出料端依次通过出料阀14和总三通接头15与模拟裂缝夹持系统连接；所述自动控制采集分析系统分别与煤粉分散搅拌器12和双缸注射泵11连接。其中，煤粉析出分散器13与煤粉分散搅拌器12配合用于将针对煤岩目标储层气井压后不同排采阶段(生产制度)返出的煤粉及地层返排液的取样分散均匀，并通过双缸注射泵11注射至模拟裂缝夹持系统的支撑裂缝中。
本发明中，所述煤粉析出分散器13、煤粉分散搅拌器12、双缸注射泵11均为现有市售常规设备，煤粉析出分散器13型号可为YF-2型实验多用分散器(带搅拌分散叶轮，即搅拌分散器)，双缸注射泵型11型号可为HSB-3型双缸恒压恒速泵。
本实施例中，所述液体泵注系统包括储液罐5、储气罐1、储液罐阀门6、储气罐阀门2、控压阀3、恒流泵7、气体流量计4、连接阀A8、连接阀B10和分三通接头9，储液罐5依次通过储液罐阀门6、恒流泵7、连接阀A8、分三通接头9、连接阀B10和总三通接头15与模拟裂缝夹持系统连接，储气罐1依次通过储气罐阀门2、控压阀3和气体流量计4与分三通接头9连接；所述自动控制采集分析系统分别与储液罐阀门6、储气罐阀门2、控压阀3、恒流泵7和气体流量计4连接。
所述自动控制采集分析系统包括PC机26及数据连接线，PC机26通过数据连接线分别与模拟裂缝夹持系统、煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统和液体泵注系统连接。具体的，PC机26通过数据连接线分别与压力传感器23、电子位移传感器33、液压机16、煤粉分散搅拌器12、双缸注射泵11、储液罐阀门6、储气罐阀门2、控压阀3、恒流泵7和气体流量计4连接。进一步的，PC机26还可通过数据连接线与泄压阀24、出料阀14、连接阀A8和连接阀B10连接。
本发明还公开了一种使用上述模拟裂缝夹持系统、煤粉析出分散系统、液体泵注系统、自动控制采集分析系统、残液收集罐25和闭合压力加载系统配合测试煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝导流能力伤害的方法，其包括以下步骤：
(1)使用闭合压力加载系统对模拟裂缝夹持系统模拟形成的支撑裂缝加载初始闭合压力，并将压后排采阶段换算后的支撑裂缝内的流速作为煤粉分散液流动速度。其中，模拟裂缝夹持系统中支撑剂充填层尺寸为35cm*3.81cm*wf。
(2)对煤岩目标储层气井压后不同排采阶段返出的煤粉及地层返排液进行取样，并将取样的煤粉及地层返排液送入煤粉析出分散系统中进行分散，分散均匀后注入支撑裂缝内。其中，煤粉析出分散系统中煤粉析出分散器13的容积为500ml，煤粉析出分散器13耐压20MPa；双缸注射泵11的排量范围为5～500ml/min，双缸注射泵11耐压30MPa。
(3)通过自动控制采集分析系统确认腔体19和测压孔22的压差稳定后，停止注入煤粉。
(4)使储液罐5与支撑裂缝连通，并将压后排采阶段换算后的支撑裂缝内的流速作为恒流泵7设定排量，开启恒流泵7进行液测，液测即为液体测试。
(5)通过自动控制采集分析系统录取当前闭合压力条件下的液测实验数据，实验数据包括测压孔22压力值、恒流泵7泵注排量、闭合压力值和电子位移计读数。
(6)逐级增加闭合压力大小至模拟地层闭合压力值，通过自动控制采集分析系统录取不同闭合压力条件下的液测实验数据。
(7)在闭合压力增加至最大值并录取此时液测实验数据后，使储液罐5与支撑裂缝断开。
(8)使储气罐1与支撑裂缝连通，并将压后排采阶段换算后的气体流量作为控压阀3调整依据，测试当前闭合压力条件下气测实验数据，气测即为气体测试。
(9)测试完毕后，打开模拟裂缝夹持系统，图像记录支撑裂缝内缝长方向的煤粉分散状态，并计算出当前闭合压力条件下导流能力的测试值。
下面对上述测试方法的进行具体说明：
(1)针对煤岩目标储层气井压后不同排采阶段(生产制度)返出煤粉及地层返排液进行取样，对取样煤粉进行颗粒粒径标定，以确定模拟裂缝夹持系统中耐高压的腔体19进料管27内金属滤网29网格尺寸。
(2)将尺寸标定完毕的金属滤网29装入耐高压的腔体19的进料管27内。
(3)称取一定铺砂浓度条件下的煤层气井压裂常用支撑剂；
(4)装配模拟裂缝夹持系统上压板18与上活塞30、下压板20与下活塞31，将装配完成的下压板20与下活塞31装入耐高压的腔体19，于下活塞31上表面放置金属垫片，将称取好的支撑剂均匀铺置于金属垫片上，于铺砂裂缝上放置金属垫片，将上压板18与上活塞30装入耐高压的腔体19上部，利用活塞端面密封圈完成模拟裂缝夹持系统密封；
(5)使用液压机16对模拟裂缝夹持系统上压板18加载初始闭合压力；
(6)将取样煤粉与地层返排液置于煤粉析出分散器13内，开启煤粉分散搅拌器12；
(7)关闭液体泵注系统中储液罐阀门6、储气罐阀门2、连接阀A8和连接阀B10，开启煤粉析出分散器13的出料阀14，开启模拟裂缝夹持系统的泄压阀24。
(8)将压后排采阶段(生产制度)换算后的缝内流速作为煤粉分散液流动速度，开启双缸注射泵11；
(9)通过自动控制采集分析系统确认耐高压的腔体19和测压孔22的压差稳定后，关闭双缸注射泵11，关闭煤粉析出分散器13的出料阀14；
(10)开启储液罐阀门6、连接阀A8和连接阀B10，保持储气罐阀门2关闭状态(模拟排水降压阶段)；
(11)将压后排采阶段(生产制度)换算后的缝内流速作为恒流泵7设定排量，开启恒流泵7；
(12)通过自动控制采集分析系统录取当前闭合压力条件下实验数据(包括沿缝长方向不同位置测压孔22压力值、恒流泵7泵注排量、闭合压力值及电子位移计读数)；
(13)逐级增加闭合压力大小至模拟地层闭合压力值，通过自动控制采集分析系统录取不同闭合压力条件下液测实验数据(包括沿缝长方向不同位置测压孔22压力值、恒流泵7泵注排量、闭合压力值及电子位移计读数)；
(14)在闭合压力增加至最大值并录取此时液测实验数据后，关闭储液罐阀门6、恒流泵7及其出液端阀门，保持煤粉析出分散器13出口端出料阀14为关闭状态，保持模拟裂缝夹持系统进料管27端阀门为开启状态。
(15)开启储气罐阀门2、控压阀3，以不同配产制度(模拟产气阶段)换算后的气体流量作为控压阀3调整依据(气体流量计4读数)，测试当前闭合压力条件下气测实验数据。
(16)测试完毕后，卸除液压机16加载压力，打开模拟裂缝夹持系统，图像记录缝内(沿缝长方向)煤粉分散状态并计算当前闭合压力条件下导流能力测试值。
本发明中，所述煤粉析出速度及其在模拟支撑裂缝内的运移及分散状态以现场实际排采制度为依据，可采集并分析沿模拟裂缝缝长方向煤粉分散堵塞情况及不同位置测压孔22压力数据。
下面分别以模拟对象为煤层气井压后排采阶段(定压排采，产液无气)和模拟对象为煤层气井压后稳产阶段来说明液体注入流速、排量和气体注入流速、排量等，具体如下：
假设模拟对象为煤层气井压后排采阶段(定压排采，产液无气)，主要参数如下：日产液量0.2m3，地层闭合压力12MPa，现场实际人工主裂缝支撑缝宽4mm，支撑缝高14m，铺砂浓度4kg/m2，室内模拟闭合压力12MPa条件下支撑缝宽(电子位移传感器读数)W，根据相似原理(缝内流态一致)，则所需注入流速为：
则煤粉析出分散系统所含双缸注射泵及液体泵注系统所含恒流泵注入排量为：
Ql＝0.0025*W*0.0381*106(ml/min)
实验所需支撑剂质量为：
m＝4*0.013＝0.052kg
假设模拟对象为煤层气井压后稳产阶段，主要参数如下：日产气量1800m3，其余地层闭合压力参数及现场实际人工裂缝参数与定压排采阶段(产液无气)保持一致，此时日产水量过小可忽略不计，根据相似原理，则气体注入流速为：
则通过气体流量计读数大小调整控压阀，保证气体注入排量为：
Qg＝22.32*W*0.0381*106(ml/min)
本发明能够真实模拟煤层气井压后不同生产制度下煤粉析出在支撑裂缝内的运移及分布情况，实现对沿缝长不同位置因煤粉堵塞引起的压力响应值并评价不同生产制度下煤粉颗粒堵塞的压力响应特征，能够测试压后不同生产制度下煤粉析出后对支撑裂缝导流能力伤害的考察。
Claims (7)
1.煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法，其特征在于：所述的方法应用煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试装置，所述的伤害测试装置包括用于夹持铺砂模拟形成支撑裂缝的模拟裂缝夹持系统、用于模拟支撑裂缝所在地层闭合压力加载状态的闭合压力加载系统、用于对支撑裂缝模拟不同排采阶段对应流体流速的液体泵注系统、用于模拟压后不同排采阶段煤粉颗粒的分散、析出与流动的煤粉析出分散系统、用于收集残液的残液收集罐(25)和用于采集分析数据并控制的自动控制采集分析系统，所述煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统、液体泵注系统和残液收集罐(25)均与模拟裂缝夹持系统连接，所述模拟裂缝夹持系统、煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统和液体泵注系统均与自动控制采集分析系统连接；
所述模拟裂缝夹持系统包括上压板(18)、下压板(20)、上活塞(30)、下活塞(31)、进料管(27)、出料管(28)、支撑剂、电子位移传感器(33)、压力传感器(23)、金属垫片和中空结构的腔体(19)，腔体(19)竖向固定，下活塞(31)通过下压板(20)设置在腔体(19)内，上活塞(30)通过上压板(18)活动设置在腔体(19)内，上活塞(30)与下活塞(31)之间形成支撑裂缝，支撑剂和金属垫片设置在支撑裂缝内，进料管(27)和出料管(28)均与支撑裂缝相通，腔体(19)上开设有与支撑裂缝相通的测压孔(22)，压力传感器(23)固定在测压孔(22)内，电子位移传感器(33)分别固定在上压板(18)和下压板(20)上；所述煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统、液体泵注系统均与进料管(27)连接，所述残液收集罐(25)与出料管(28)连接，所述自动控制采集分析系统分别与压力传感器(23)和电子位移传感器(33)连接，所述闭合压力加载系统与上压板(18)连接；
所述液体泵注系统包括储液罐(5)、储气罐(1)、储液罐阀门(6)、储气罐阀门(2)、控压阀(3)、恒流泵(7)、气体流量计(4)、连接阀A(8)、连接阀B(10)和分三通接头(9)，储液罐(5)依次通过储液罐阀门(6)、恒流泵(7)、连接阀A(8)、分三通接头(9)、连接阀B(10)和总三通接头(15)与模拟裂缝夹持系统连接，储气罐(1)依次通过储气罐阀门(2)、控压阀(3)和气体流量计(4)与分三通接头(9)连接；所述自动控制采集分析系统分别与储液罐阀门(6)、储气罐阀门(2)、控压阀(3)、恒流泵(7)和气体流量计(4)连接；
所述测压孔(22)为多个，多个测压孔(22)沿着缝长方向间隔布置；
所述的方法包括以下步骤：
(1)使用闭合压力加载系统对模拟裂缝夹持系统模拟形成的支撑裂缝加载初始闭合压力，并将压后排采阶段换算后的支撑裂缝内的流速作为煤粉分散液流动速度；
(2)对煤岩目标储层气井压后不同排采阶段返出的煤粉及地层返排液进行取样，并将取样的煤粉及地层返排液送入煤粉析出分散系统中进行分散，分散均匀后注入支撑裂缝内；
(3)通过自动控制采集分析系统确认腔体(19)和测压孔(22)的压差稳定后，停止注入煤粉；
(4)使储液罐(5)与支撑裂缝连通，并将压后排采阶段换算后的支撑裂缝内的流速作为恒流泵(7)设定排量，开启恒流泵(7)进行液测；
(5)通过自动控制采集分析系统录取当前闭合压力条件下的液测实验数据；
(6)逐级增加闭合压力大小至模拟地层闭合压力值，通过自动控制采集分析系统录取不同闭合压力条件下的液测实验数据；
(7)在闭合压力增加至最大值并录取此时液测实验数据后，使储液罐(5)与支撑裂缝断开；
(8)使储气罐(1)与支撑裂缝连通，并将压后排采阶段换算后的气体流量作为控压阀(3)调整依据，测试当前闭合压力条件下气测实验数据；
(9)测试完毕后，打开模拟裂缝夹持系统，图像记录支撑裂缝内缝长方向的煤粉分散堵塞情况，并计算出当前闭合压力条件下导流能力的测试值；
所述的液测实验数据包括沿缝长方向不同位置测压孔(22)压力值、恒流泵(7)泵注排量、闭合压力值及电子位移计读数。
2.如权利要求1所述的煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法，其特征在于：所述模拟裂缝夹持系统中支撑剂充填层尺寸为35cm*3.81cm*wf。
3.如权利要求1所述的煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法，其特征在于：所述煤粉析出分散系统中煤粉析出分散器(13)的容积为500ml，煤粉析出分散器(13)耐压20MPa；双缸注射泵(11)的排量范围为5～500ml/min，双缸注射泵(11)耐压30MPa。
4.如权利要求1所述的煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法，其特征在于：所述测压孔(22)内和进料管(27)内均设置有金属滤网(29)，所述出料管(28)上设置有泄压阀(24)。
5.如权利要求1所述的煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法，其特征在于：所述闭合压力加载系统包括液压机(16)和加压组件，液压机(16)通过加压组件与上压板(18)连接，液压机(16)与加压组件配合控制上压板(18)动作；所述自动控制采集分析系统与液压机(16)连接。
6.如权利要求1—5中任一项所述的煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法，其特征在于：所述煤粉析出分散系统包括煤粉析出分散器(13)、煤粉分散搅拌器(12)和双缸注射泵(11)，煤粉分散搅拌器(12)固定在煤粉析出分散器(13)上部，煤粉析出分散器(13)的进料端与双缸注射泵(11)连接，出料端依次通过出料阀(14)和总三通接头(15)与模拟裂缝夹持系统连接；所述自动控制采集分析系统分别与煤粉分散搅拌器(12)和双缸注射泵(11)连接。
7.如权利要求1所述的煤层气井压后煤粉析出对支撑裂缝的伤害测试方法，其特征在于：所述自动控制采集分析系统包括PC机(26)及数据连接线，PC机(26)通过数据连接线分别与模拟裂缝夹持系统、煤粉析出分散系统、闭合压力加载系统和液体泵注系统连接。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102134993A (zh) * | 2011-01-22 | 2011-07-27 | 河南理工大学 | 一种煤层气垂直井排采控制模拟实验装置 |
| CN103089240A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-05-08 | 中国石油大学(北京) | 裂缝内煤粉运移规律可视化实验装置及其方法 |
| CN103256045A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-08-21 | 西南石油大学 | 煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞动态评价仪 |
| CN203396675U (zh) * | 2013-08-22 | 2014-01-15 | 河南理工大学 | 煤层气井排采过程煤粉监测系统 |
| CN105507894A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-04-20 | 河南理工大学 | 煤层气垂直井水力压裂过程煤粉产出测试装置与方法 |
| CN205225230U (zh) * | 2015-11-20 | 2016-05-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 煤储层支撑裂缝中固液气运移规律实验装置 |
| CN106014398A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-10-12 | 中国矿业大学(北京) | 煤层气开发中煤粉生成与运移模拟实验方法 |
| CN206129268U (zh) * | 2016-10-13 | 2017-04-26 | 河南理工大学 | 模拟煤层压裂作用排采煤粉变化监测装置 |
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|---|---|---|---|---|
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-
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN103089240A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-05-08 | 中国石油大学(北京) | 裂缝内煤粉运移规律可视化实验装置及其方法 |
| CN103256045A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-08-21 | 西南石油大学 | 煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞动态评价仪 |
| CN203396675U (zh) * | 2013-08-22 | 2014-01-15 | 河南理工大学 | 煤层气井排采过程煤粉监测系统 |
| CN205225230U (zh) * | 2015-11-20 | 2016-05-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 煤储层支撑裂缝中固液气运移规律实验装置 |
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| CN106014398A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-10-12 | 中国矿业大学(北京) | 煤层气开发中煤粉生成与运移模拟实验方法 |
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| CN107255700A (zh) * | 2017-08-10 | 2017-10-17 | 河南理工大学 | 煤层气井排采过程煤粉产出模拟测试装置及其测试方法 |
| CN207164042U (zh) * | 2017-08-10 | 2018-03-30 | 河南理工大学 | 煤层气井排采过程煤粉产出模拟测试装置 |
Non-Patent Citations (1)
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| 煤粉对裂缝导流能力的伤害机理;邹雨时;张士诚;张劲;王欣;卢海兵;;煤炭学报(第11期);1890-1894页 * |
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