CN109736787A - 煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法 - Google Patents

Abstract

煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，包括以下步骤：制备变渗材料，将变渗材料填充到中变渗腔内；对水压变载系统和直井排水系统进行组合安装并连接；检查模拟测试装置的气密性；对变渗材料渗透率的变渗范围进行标定；设定已标定的渗透率进行水压传播距离模拟测试；数据采集监控系统对数据进行分析与处理，最终得出不同情况下水压传播规律。本发明能较真实的对煤层气直井排采过程中不同方向的渗透率变化进行监测；能够较真实的监测到煤层气井排采过程中不同方向渗透率变化引起的水压传播规律，能对不同储层渗透率、排采过程渗透率变化情况下水压传播距离进行较准确测试，以便为煤层气直井产气量准确预测奠定基础。

Description

煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法

技术领域

本发明属于煤层气排采技术领域，尤其涉及一种煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法。

背景技术

地面进行煤层气开发时，通过排采煤层中的水使煤层气在煤层中由吸附状态转变为游离状态是气体能否发生解吸产出的主要原因。也就意味着，如果排采时煤层中的水不能发生流动，则煤层气赋存的空间环境将不会改变，煤层气就不会从吸附状态转变为游离状态。水压传播的距离和范围不同，气体解吸量也不同，因此，查明排采过程中水压传播距离是准确进行产气量预测的前提。

煤储层渗透率、储层压力、排采时井底压力、围岩水的补给情况、排采时间等差异都将导致排采过程中水压传播距离的不同。为了查明排采过程中水压传播距离的影响因素及传播距离，一些研究者基于试井原理，结合达西定律进行了水压传播距离公式的推导，但储层非均质性差异、排采过程渗透率变化引起的水压传播距离未考虑，导致其计算结果与实际存在一定的出入。采用试井方法进行水压传播距离的计算，当煤层纵向上非均质性差异较小时，其结果与实际差别不大。当煤层纵向上非均质性较强时，即纵向上渗透率差别较大时，其结果代表的是排采过程中的最远传播距离，不能较准确反映整个煤层段的水压传播距离，指导后其产气存在很大的局限。一些研究者采用Esplise、Comet3.0结合Matlab 软件对排采过程中水压传播进行模拟，同样不能较准确的表达储层非均质性和排采过程渗透率变化对水压传播距离的影响，模拟结果与实际存在一定的出入。因此，迫切需要研制一套测试装置，能对不同煤储层渗透率、排采过程中渗透率变化、井底压力、储层压力等条件下水压传播距离进行较准确测试，以便更好的指导煤层气井的蝉气量预测。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法；该装置能对不同储层渗透率、排采过程渗透率变化情况下水压传播距离进行较准确的测试，以便为煤层气直井产气量准确预测奠定基础。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，包括以下步骤：

（1）、制备变渗材料，并根据变渗范围对变渗材料混合比进行确定，将变渗材料填充到中变渗腔内；

（2）、对水压变载系统和直井排水系统进行组合安装并连接；

（3）、检查模拟测试装置的气密性；

（4）、对变渗材料渗透率的变渗范围进行标定；

（5）、设定已标定的渗透率进行水压传播距离模拟测试；

（6）、数据采集监控系统对数据进行分析与处理，最终得出不同情况下水压传播规律。

水压变载系统设置有若干组，若干组水压变载系统设置在直井排水系统的周围；直井排水系统包括底座和支架，底座上沿垂直方向设置有数量与水压变载系统相等的模拟井筒，支架下端固定设置在底座一侧，每个模拟井筒内均螺纹密封连接有增压筒，增压筒上端封堵、下端敞口与模拟井筒内部连通，支架顶部设置有与模拟井筒上下一一对应的导孔，增压筒穿设在导孔内，模拟井筒和增压筒均由透明材料制成，模拟井筒侧部沿轴向方向设置有刻度，每个模拟井筒下部均连接有一个第一压力表；每组水压变载系统均通过一根穿过底座内部的水压传输管对应与模拟井筒的下端口连接；

每组水压变载系统均包括第一手摇式柱塞泵、第二手摇式柱塞泵、真空泵、注水箱和可控变渗装置；

可控变渗装置包括安装座，安装座上通过固定螺栓固定设置有呈长方体形状的变渗箱，变渗箱内水平设置有上压板和下压板，上压板和下压板浆变渗箱内部自上而下分隔为上加压腔、中变渗腔和下加压腔，上压板和下压板的四周外壁均与变渗箱的内壁四周滑动密封连接，变渗箱内在上压板和下压板之间形成的中变渗腔填充有变渗材料，上压板上侧面与变渗箱顶部之间设置有上弹簧，下压板下侧面与变渗箱底部之间设置有下弹簧，第一手摇式柱塞泵的注液口通过第一注液管与中变渗腔的外侧连通，中变渗腔的内侧通过所述的水压传输管的一端连通；

真空泵通过第一抽真空管和第二抽真空管分别与第一注液管和水压传输管连接，第一抽真空管和第二抽真空管上均设置有第一阀门；

第一手摇式柱塞泵上设置有第二压力表，第一手摇式柱塞泵的进液口通过第一抽液管与注水箱连接，第一抽液管上设置有第二阀门；

第二手摇式柱塞泵的进液口通过第二抽液管与注水箱连接，第二抽液管上设置有第三阀门，第二手摇式柱塞泵的注液口通过第二注液管分别与上压板上方的上加压腔和下压板下方的下加压腔连通，第二注液管上设置有第三压力表；

水压传输管上设置有第四压力表、第四阀门和数显流量计，其中第四压力表位于第四阀门和变渗箱之间，第四阀门位于第四压力表和数显流量计之间；

数据采集监控系统为计算机，数据采集监控系统通过数据线分别与第一压力表、第二压力表、第三压力表、第四压力表和数显流量计连接。

其中步骤（1）的具体过程为：将干燥煤粉与橡胶球按重量比为1:3的比例进行混合振匀后制成变渗材料备用，拧下固定螺栓，取出变渗箱，通过水压传输管或第一注液管与变渗箱连接的孔口将混合好的变渗材料填入到变渗腔内，并使用棍棒捣实之后，将变渗箱重新装到安装座上，并拧上固定螺栓；按照上述对一组水压变载系统内的变渗材料进行装料的过程，依次对其他组水压变载系统进行装料。

步骤（3）的具体过程为：关闭第二阀门和第四阀门，打开第一阀门并启动真空泵，对变渗箱的中变渗腔内填充的变渗材料内部自由体积进行抽真空，抽真空时间30-60min，直至真空泵上读数不大于0.01MPa为止，关闭真空泵和第一阀门；然后旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞至最内端位置，打开第二阀门，旋出第一手摇式柱塞泵的柱塞从注水箱中进行抽水，直到第一手摇式柱塞泵的柱塞旋出到最外端位置，此时抽水完成，关闭第二阀门；打开第四阀门，旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞对中变渗腔内进行注水，注水至数显流量计开始有读数时，关闭第四阀门，继续旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞向变渗腔内进行注水，待第二压力表和第四压力表开始有读数并两者读数相差不大于0.05MPa时，停止旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞，即水压加载完成；待水压加载完成后，静置3-5h，若发现管接口处无滴水或渗水情况即判定装置气密性良好；若有某管接口处出现滴水或渗水情况，则使用麻线在该处缠绕处理；按照上述对一组水压变载系统进行气密性检查的过程依次对其他组水压变载系统进行气密性检查。

步骤（4）的具体过程为：由于每组水压变载系统内变渗材料小颗粒的空间位置与分布特征的差异性，会导致每组变渗材料的渗透率有所不同，故待上述气密性检查完成后须对每组水压变载系统的可调节的渗透率的变化范围进行标定；对每组水压变载装置进行装料工序、气密性检查工序，所有阀门均为关闭状态；先打开第二阀门，并旋出第一手摇式柱塞泵的柱塞进行水压的抽存，待第一手摇式柱塞泵的柱塞旋出至第一手摇式柱塞泵的泵体最外端时停止旋出，并关闭第二阀门；与此同时，旋出第二手摇式柱塞泵，上压板在上弹簧的作用下复位，下压板在下弹簧的作用下复位，操作完成后，打开第四阀门，并缓慢匀速旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞，进行水压加载，此时数据采集监控系统对第二压力表、第三压力表、第四压力表的压力以及数显流量计的瞬时流量q和累积流量Q读数，其中第三压力表的示数为0，待数显流量计的瞬时流量读数基本稳定时，利用公式对变渗材料的初始渗透率K ₁进行计算；式中的Q为水的累积流量；L为变渗材料的长度，即变渗箱在连接第一注液管的一侧到连接水压传输管的一侧的距离；已知；P为压差，即第二压力表与第四压力表的差值；g为重力加速度；v为注水粘度；与此同时，缓慢匀速旋进第二手摇式柱塞泵的柱塞，此时第三压力表开始出现读数P ₁，且第二压力表、第四压力表以及数显流量计的读数开始发生下降的变化，即根据公式所述可计算出任意压力点P ₁下所对应变渗材料的渗透率，当继续旋进第二手摇式柱塞泵的柱塞，注水箱内的水被压入到上加压腔和下加压腔内，上压板和下压板分别向下和向上移动对变渗材料进行加压，直到加压至某一压力点后时，变渗材料的渗透率不再发生明显下降时，停止加载第一手摇式柱塞泵和第二手摇式柱塞泵，此时压力点P ₁对应下的渗透率K ₂即可得出每一压力点P ₁对应下的渗透率曲线，且可控制改变的渗透率的范围为K ₂-K ₁；此时可控的变渗范围标定工序完成；然后按照上述对一组水压变载系统中的变渗材料渗透率的变化范围进行标定的过程对其他组的水压变载系统中的变渗材料渗透率的变化范围进行标定。

步骤（5）的具体过程为：将增压筒全部向上旋到模拟井筒的最上端，随后打开每一组水压变载系统中的第四阀门，同时操作第一手摇式柱塞泵和第二手摇式柱塞泵进行加压，待模拟井筒内水面的高度至模拟井筒总长的1/4-1/3之间且四组模拟井筒液面高度都相同时，停止操作第一手摇式柱塞泵和第二手摇式柱塞泵，随后打开卸压螺母并下放增压筒至与模拟井筒内的水面接触时，关闭卸压螺母；此时再操作各组水压变载系统的操作第一手摇式柱塞泵和第二手摇式柱塞泵进行适当加压，此时观测第一压力表、第二压力表、第三压力表、第四压力表的压力以及数显流量计的读数，待0.5h读数稳定后，向上提升每一个模拟井筒中的增压筒至模拟井筒高度的1/2位置，观测并记录各第一压力表、第二压力表、第三压力表、第四压力表的压力以及数显流量计的读数，此时数显流量计会发生变化，待一定时间后数显流量计读数不再变化时记录下此段时间t，则可得出有关瞬时流量与时间的函数，而从关系式可知流速V与时间t的关系式，对该式子积分，便可得到变渗材料在此渗透率状态下水压的传播距离。根据步骤（4）中标定出的变渗材料渗透率的变化范围，按照步骤（5）中的操作过程，再对其他渗透率下的水压的传播距离进行测试。

变渗材料由干燥煤粉和橡胶球按重量比例为1:6—1:3均匀混合，干燥煤粉的粒径为200目以下，橡胶球直径在1mm-3mm之间。

若干个模拟井筒依次并排并固定连接，增压筒上端部设置有手柄和卸压螺母。

采用上述技术方案，本发明通过两个以上可随时变渗透率的水压变载系统进行加、卸载压力，模拟同一水平方向上因排采过程渗透率的变化；通过两组以上手摇式柱塞泵进行竖直方向加、卸载压力，模拟煤层气井直井排水阶段水压的变化；通过流量计与计算机程序进行不同渗透率下水压衰减系数的计算进而得出水压传播的距离。监测所述各水压变载系统及手摇式柱塞泵水体压力作为水压传播衰减参数计算的依据。

综上所述，本发明能较真实的对煤层气直井排采过程中不同方向的渗透率变化进行监测；能够较真实的监测到煤层气井排采过程中不同方向渗透率变化引起的水压传播规律，能对不同储层渗透率、排采过程渗透率变化情况下水压传播距离进行较准确测试，以便为煤层气直井产气量准确预测奠定基础。

附图说明

图1是本发明中直井排水系统和若干组水压变载系统的整体布局示意图；

图2是图1中水压变载系统的放大结构示意图；

图3是1中直井排水系统的立面结构示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，本发明的煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，采用直井排水系统1和若干组水压变载系统2进行模拟测试，该实施例设置四组水压变载系统2，水压变载系统2设置在直井排水系统1的周围；直井排水系统1包括底座3和支架4，底座3上沿垂直方向设置有数量与水压变载系统2相等的模拟井筒5，支架4下端固定设置在底座3一侧，每个模拟井筒5内均螺纹密封连接有增压筒6，增压筒6上端封堵、下端敞口与模拟井筒5内部连通，支架4顶部设置有与模拟井筒5上下一一对应的导孔7，增压筒6穿设在导孔7内，模拟井筒5和增压筒6均由透明材料制成，模拟井筒5侧部沿轴向方向设置有刻度8，每个模拟井筒5下部均连接有一个第一压力表9；每组水压变载系统2均通过一根穿过底座3内部的水压传输管10对应与模拟井筒5的下端口连接。

每组水压变载系统2均包括第一手摇式柱塞泵11、第二手摇式柱塞泵12、真空泵13、注水箱14和可控变渗装置；

可控变渗装置包括安装座15，安装座15上通过固定螺栓固定设置有呈长方体形状的变渗箱16，变渗箱16内水平设置有上压板17和下压板18，上压板17和下压板18浆变渗箱16内部自上而下分隔为上加压腔19、中变渗腔20和下加压腔21，上压板17和下压板18的四周外壁均与变渗箱16的内壁四周滑动密封连接，变渗箱16内在上压板17和下压板18之间形成的中变渗腔20填充有变渗材料22，上压板17上侧面与变渗箱16顶部之间设置有上弹簧23，下压板18下侧面与变渗箱16底部之间设置有下弹簧24，第一手摇式柱塞泵11的注液口通过第一注液管42与中变渗腔20的外侧连通，中变渗腔20的内侧通过所述的水压传输管10的一端连通；

真空泵13通过第一抽真空管25和第二抽真空管26分别与第一注液管42和水压传输管10连接，第一抽真空管25和第二抽真空管26上均设置有第一阀门27；

第一手摇式柱塞泵11上设置有第二压力表28，第一手摇式柱塞泵11的进液口通过第一抽液管29与注水箱14连接，第一抽液管29上设置有第二阀门30；

第二手摇式柱塞泵12的进液口通过第二抽液管31与注水箱14连接，第二抽液管31上设置有第三阀门32，第二手摇式柱塞泵12的注液口通过第二注液管33分别与上压板17上方的上加压腔19和下压板18下方的下加压腔21连通，第二注液管33上设置有第三压力表34；

水压传输管10上设置有第四压力表35、第四阀门36和数显流量计37，其中第四压力表35位于第四阀门36和变渗箱16之间，第四阀门36位于第四压力表35和数显流量计37之间。

本发明还包括数据采集监控系统38，数据采集监控系统38为计算机，数据采集监控系统38通过数据线41分别与第一压力表9、第二压力表28、第三压力表34、第四压力表35和数显流量计37连接。

变渗材料22由干燥煤粉和橡胶球按重量比例为1:6—1:3均匀混合，干燥煤粉的粒径为200目以下，橡胶球直径在1mm-3mm之间。

若干个模拟井筒5依次并排并固定连接，增压筒6上端部设置有手柄39和卸压螺母40。

本发明的煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法：包括以下步骤：

（1）、制备变渗材料22，并根据变渗范围对变渗材料22混合比进行确定，将变渗材料22填充到中变渗腔20内；

（2）、对水压变载系统2和直井排水系统1进行组合安装并连接；

（3）、检查模拟测试装置的气密性；

（4）、对变渗材料22渗透率的变渗范围进行标定；

（5）、设定已标定的渗透率进行水压传播距离模拟测试；

（6）、对数据进行分析与处理，最终得出不同情况下水压传播规律。

其中步骤（1）的具体过程为：将干燥煤粉与橡胶球按重量比为1:3的比例进行混合振匀后制成变渗材料22备用，拧下固定螺栓，取出变渗箱16，通过水压传输管10或第一注液管42与变渗箱16连接的孔口将混合好的变渗材料22填入到变渗腔内，并使用棍棒捣实之后，将变渗箱16重新装到安装座15上，并拧上固定螺栓；按照上述对一组水压变载系统2内的变渗材料22进行装料的过程，依次对其他组水压变载系统2进行装料。

步骤（3）的具体过程为：关闭第二阀门30和第四阀门36，打开第一阀门27并启动真空泵13，对变渗箱16的中变渗腔20内填充的变渗材料22内部自由体积进行抽真空，抽真空时间30-60min，直至真空泵13上读数不大于0.01MPa为止，关闭真空泵13和第一阀门27；然后旋进第一手摇式柱塞泵11的柱塞至最内端位置，打开第二阀门30，旋出第一手摇式柱塞泵11的柱塞从注水箱14中进行抽水，直到第一手摇式柱塞泵11的柱塞旋出到最外端位置，此时抽水完成，关闭第二阀门30；打开第四阀门36，旋进第一手摇式柱塞泵11的柱塞对中变渗腔20内进行注水，注水至数显流量计37开始有读数时，关闭第四阀门36，继续旋进第一手摇式柱塞泵11的柱塞向变渗腔内进行注水，待第二压力表28和第四压力表35开始有读数并两者读数相差不大于0.05MPa时，停止旋进第一手摇式柱塞泵11的柱塞，即水压加载完成；待水压加载完成后，静置3-5h，若发现管接口处无滴水或渗水情况即判定装置气密性良好；若有某管接口处出现滴水或渗水情况，则使用麻线在该处缠绕处理；按照上述对一组水压变载系统2进行气密性检查的过程依次对其他组水压变载系统2进行气密性检查。

步骤（4）的具体过程为：由于每组水压变载系统2内变渗材料22小颗粒的空间位置与分布特征的差异性，会导致每组变渗材料22的渗透率有所不同，故待上述气密性检查完成后须对每组水压变载系统2的可调节的渗透率的变化范围进行标定；对每组水压变载装置进行装料工序、气密性检查工序，所有阀门均为关闭状态；先打开第二阀门30，并旋出第一手摇式柱塞泵11的柱塞进行水压的抽存，待第一手摇式柱塞泵11的柱塞旋出至第一手摇式柱塞泵11的泵体最外端时停止旋出，并关闭第二阀门30；与此同时，旋出第二手摇式柱塞泵12，上压板17在上弹簧23的作用下复位，下压板18在下弹簧24的作用下复位，操作完成后，打开第四阀门36，并缓慢匀速旋进第一手摇式柱塞泵11的柱塞，进行水压加载，此时数据采集监控系统38对第二压力表28、第三压力表34、第四压力表35的压力以及数显流量计37的瞬时流量q和累积流量Q读数，其中第三压力表34的示数为0，待数显流量计37的瞬时流量读数基本稳定时，利用公式对变渗材料22的初始渗透率K ₁进行计算；式中的Q为水的累积流量；L为变渗材料22的长度，即变渗箱16在连接第一注液管42的一侧到连接水压传输管10的一侧的距离；已知；P为压差，即第二压力表28与第四压力表35的差值；g为重力加速度；v为注水粘度；与此同时，缓慢匀速旋进第二手摇式柱塞泵12的柱塞，此时第三压力表34开始出现读数P ₁，且第二压力表28、第四压力表35以及数显流量计37的读数开始发生下降的变化，即根据公式所述可计算出任意压力点P ₁下所对应变渗材料22的渗透率，当继续旋进第二手摇式柱塞泵12的柱塞，注水箱14内的水被压入到上加压腔19和下加压腔21内，上压板17和下压板18分别向下和向上移动对变渗材料22进行加压，直到加压至某一压力点后时，变渗材料22的渗透率不再发生明显下降时，停止加载第一手摇式柱塞泵11和第二手摇式柱塞泵12，此时压力点P ₁对应下的渗透率K ₂即可得出每一压力点P ₁对应下的渗透率曲线，且可控制改变的渗透率的范围为K ₂-K ₁；此时可控的变渗范围标定工序完成；然后按照上述对一组水压变载系统2中的变渗材料22渗透率的变化范围进行标定的过程对其他组的水压变载系统2中的变渗材料22渗透率的变化范围进行标定。

步骤（5）的具体过程为：将增压筒6全部向上旋到模拟井筒5的最上端，随后打开每一组水压变载系统2中的第四阀门36，同时操作第一手摇式柱塞泵11和第二手摇式柱塞泵12进行加压，待模拟井筒5内水面的高度至模拟井筒5总长的1/4-1/3之间且四组模拟井筒5液面高度都相同时，停止操作第一手摇式柱塞泵11和第二手摇式柱塞泵12，随后打开卸压螺母40并下放增压筒6至与模拟井筒5内的水面接触时，关闭卸压螺母40；此时再操作各组水压变载系统2的操作第一手摇式柱塞泵11和第二手摇式柱塞泵12进行适当加压，此时观测第一压力表9、第二压力表28、第三压力表34、第四压力表35的压力以及数显流量计37的读数，待0.5h读数稳定后，向上提升每一个模拟井筒5中的增压筒6至模拟井筒5高度的1/2位置，观测并记录各第一压力表9、第二压力表28、第三压力表34、第四压力表35的压力以及数显流量计37的读数，此时数显流量计37会发生变化，待一定时间后数显流量计37读数不再变化时记录下此段时间t，则可得出有关瞬时流量与时间的函数，而从关系式可知流速V与时间t的关系式，对该式子积分，便可得到变渗材料22在此渗透率状态下水压的传播距离。根据步骤（4）中标定出的变渗材料22渗透率的变化范围，按照步骤（5）中的操作过程，再对其他渗透率下的水压的传播距离进行测试。

本发明通过两个以上可随时变渗透率的水压变载系统2进行加、卸载压力，模拟同一水平方向上因排采过程渗透率的变化；通过两组以上手摇式柱塞泵进行竖直方向加、卸载压力，模拟煤层气井直井排水阶段水压的变化；通过流量计与计算机程序进行不同渗透率下水压衰减系数的计算进而得出水压传播的距离。监测所述各水压变载系统2及手摇式柱塞泵水体压力作为水压传播衰减参数计算的依据。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、制备变渗材料，并根据变渗范围对变渗材料混合比进行确定，将变渗材料填充到中变渗腔内；

（2）、对水压变载系统和直井排水系统进行组合安装并连接；

（3）、检查模拟测试装置的气密性；

（4）、对变渗材料渗透率的变渗范围进行标定；

（5）、设定已标定的渗透率进行水压传播距离模拟测试；

（6）、数据采集监控系统对数据进行分析与处理，最终得出不同情况下水压传播规律。

2.根据权利要求1所述的煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，其特征在于：水压变载系统设置有若干组，若干组水压变载系统设置在直井排水系统的周围；直井排水系统包括底座和支架，底座上沿垂直方向设置有数量与水压变载系统相等的模拟井筒，支架下端固定设置在底座一侧，每个模拟井筒内均螺纹密封连接有增压筒，增压筒上端封堵、下端敞口与模拟井筒内部连通，支架顶部设置有与模拟井筒上下一一对应的导孔，增压筒穿设在导孔内，模拟井筒和增压筒均由透明材料制成，模拟井筒侧部沿轴向方向设置有刻度，每个模拟井筒下部均连接有一个第一压力表；每组水压变载系统均通过一根穿过底座内部的水压传输管对应与模拟井筒的下端口连接；

每组水压变载系统均包括第一手摇式柱塞泵、第二手摇式柱塞泵、真空泵、注水箱和可控变渗装置；

可控变渗装置包括安装座，安装座上通过固定螺栓固定设置有呈长方体形状的变渗箱，变渗箱内水平设置有上压板和下压板，上压板和下压板浆变渗箱内部自上而下分隔为上加压腔、中变渗腔和下加压腔，上压板和下压板的四周外壁均与变渗箱的内壁四周滑动密封连接，变渗箱内在上压板和下压板之间形成的中变渗腔填充有变渗材料，上压板上侧面与变渗箱顶部之间设置有上弹簧，下压板下侧面与变渗箱底部之间设置有下弹簧，第一手摇式柱塞泵的注液口通过第一注液管与中变渗腔的外侧连通，中变渗腔的内侧通过所述的水压传输管的一端连通；

真空泵通过第一抽真空管和第二抽真空管分别与第一注液管和水压传输管连接，第一抽真空管和第二抽真空管上均设置有第一阀门；

第一手摇式柱塞泵上设置有第二压力表，第一手摇式柱塞泵的进液口通过第一抽液管与注水箱连接，第一抽液管上设置有第二阀门；

第二手摇式柱塞泵的进液口通过第二抽液管与注水箱连接，第二抽液管上设置有第三阀门，第二手摇式柱塞泵的注液口通过第二注液管分别与上压板上方的上加压腔和下压板下方的下加压腔连通，第二注液管上设置有第三压力表；

水压传输管上设置有第四压力表、第四阀门和数显流量计，其中第四压力表位于第四阀门和变渗箱之间，第四阀门位于第四压力表和数显流量计之间；

数据采集监控系统为计算机，数据采集监控系统通过数据线分别与第一压力表、第二压力表、第三压力表、第四压力表和数显流量计连接。

3.根据权利要求2所述的煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，其特征在于：其中步骤（1）的具体过程为：将干燥煤粉与橡胶球按重量比为1:3的比例进行混合振匀后制成变渗材料备用，拧下固定螺栓，取出变渗箱，通过水压传输管或第一注液管与变渗箱连接的孔口将混合好的变渗材料填入到变渗腔内，并使用棍棒捣实之后，将变渗箱重新装到安装座上，并拧上固定螺栓；按照上述对一组水压变载系统内的变渗材料进行装料的过程，依次对其他组水压变载系统进行装料。

4.根据权利要求3所述的煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，其特征在于：步骤（3）的具体过程为：关闭第二阀门和第四阀门，打开第一阀门并启动真空泵，对变渗箱的中变渗腔内填充的变渗材料内部自由体积进行抽真空，抽真空时间30-60min，直至真空泵上读数不大于0.01MPa为止，关闭真空泵和第一阀门；然后旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞至最内端位置，打开第二阀门，旋出第一手摇式柱塞泵的柱塞从注水箱中进行抽水，直到第一手摇式柱塞泵的柱塞旋出到最外端位置，此时抽水完成，关闭第二阀门；打开第四阀门，旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞对中变渗腔内进行注水，注水至数显流量计开始有读数时，关闭第四阀门，继续旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞向变渗腔内进行注水，待第二压力表和第四压力表开始有读数并两者读数相差不大于0.05MPa时，停止旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞，即水压加载完成；待水压加载完成后，静置3-5h，若发现管接口处无滴水或渗水情况即判定装置气密性良好；若有某管接口处出现滴水或渗水情况，则使用麻线在该处缠绕处理；按照上述对一组水压变载系统进行气密性检查的过程依次对其他组水压变载系统进行气密性检查。

5.根据权利要求4所述的煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，其特征在于：步骤（4）的具体过程为：由于每组水压变载系统内变渗材料小颗粒的空间位置与分布特征的差异性，会导致每组变渗材料的渗透率有所不同，故待上述气密性检查完成后须对每组水压变载系统的可调节的渗透率的变化范围进行标定；对每组水压变载装置进行装料工序、气密性检查工序，所有阀门均为关闭状态；先打开第二阀门，并旋出第一手摇式柱塞泵的柱塞进行水压的抽存，待第一手摇式柱塞泵的柱塞旋出至第一手摇式柱塞泵的泵体最外端时停止旋出，并关闭第二阀门；与此同时，旋出第二手摇式柱塞泵，上压板在上弹簧的作用下复位，下压板在下弹簧的作用下复位，操作完成后，打开第四阀门，并缓慢匀速旋进第一手摇式柱塞泵的柱塞，进行水压加载，此时数据采集监控系统对第二压力表、第三压力表、第四压力表的压力以及数显流量计的瞬时流量q和累积流量Q读数，其中第三压力表的示数为0，待数显流量计的瞬时流量读数基本稳定时，利用公式对变渗材料的初始渗透率K ₁进行计算；式中的Q为水的累积流量；L为变渗材料的长度，即变渗箱在连接第一注液管的一侧到连接水压传输管的一侧的距离；已知；P为压差，即第二压力表与第四压力表的差值；g为重力加速度；v为注水粘度；与此同时，缓慢匀速旋进第二手摇式柱塞泵的柱塞，此时第三压力表开始出现读数P ₁，且第二压力表、第四压力表以及数显流量计的读数开始发生下降的变化，即根据公式所述可计算出任意压力点P ₁下所对应变渗材料的渗透率，当继续旋进第二手摇式柱塞泵的柱塞，注水箱内的水被压入到上加压腔和下加压腔内，上压板和下压板分别向下和向上移动对变渗材料进行加压，直到加压至某一压力点后时，变渗材料的渗透率不再发生明显下降时，停止加载第一手摇式柱塞泵和第二手摇式柱塞泵，此时压力点P ₁对应下的渗透率K ₂即可得出每一压力点P ₁对应下的渗透率曲线，且可控制改变的渗透率的范围为K ₂-K ₁；此时可控的变渗范围标定工序完成；然后按照上述对一组水压变载系统中的变渗材料渗透率的变化范围进行标定的过程对其他组的水压变载系统中的变渗材料渗透率的变化范围进行标定。

6.根据权利要求5所述的煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，其特征在于：步骤（5）的具体过程为：将增压筒全部向上旋到模拟井筒的最上端，随后打开每一组水压变载系统中的第四阀门，同时操作第一手摇式柱塞泵和第二手摇式柱塞泵进行加压，待模拟井筒内水面的高度至模拟井筒总长的1/4-1/3之间且四组模拟井筒液面高度都相同时，停止操作第一手摇式柱塞泵和第二手摇式柱塞泵，随后打开卸压螺母并下放增压筒至与模拟井筒内的水面接触时，关闭卸压螺母；此时再操作各组水压变载系统的操作第一手摇式柱塞泵和第二手摇式柱塞泵进行适当加压，此时观测第一压力表、第二压力表、第三压力表、第四压力表的压力以及数显流量计的读数，待0.5h读数稳定后，向上提升每一个模拟井筒中的增压筒至模拟井筒高度的1/2位置，观测并记录各第一压力表、第二压力表、第三压力表、第四压力表的压力以及数显流量计的读数，此时数显流量计会发生变化，待一定时间后数显流量计读数不再变化时记录下此段时间t，则可得出有关瞬时流量与时间的函数，而从关系式可知流速V与时间t的关系式，对该式子积分，便可得到变渗材料在此渗透率状态下水压的传播距离；

根据步骤（4）中标定出的变渗材料渗透率的变化范围，按照步骤（5）中的操作过程，再对其他渗透率下的水压的传播距离进行测试。

7.根据权利要求2所述的煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，其特征在于：变渗材料由干燥煤粉和橡胶球按重量比例为1:6—1:3均匀混合，干燥煤粉的粒径为200目以下，橡胶球直径在1mm-3mm之间。

8.根据权利要求2所述的煤层气直井排采过程水压传播距离模拟测试方法，其特征在于：若干个模拟井筒依次并排并固定连接，增压筒上端部设置有手柄和卸压螺母。