CN114607366A - 一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置，属于岩心分层渗流实验技术领域。包括：筒体，所述筒体的侧壁上设置有多个出水接口；密封盖，所述密封盖密封连接在所述筒体上，所述密封盖上开设有中心孔；中心管，所述中心管的第一端通过所述中心孔插入所述筒体中，所述中心管的位于所述筒体内的管壁上开设有多个排水孔。本申请实施例提供的渗流实验装置，通过在中心管对应的分层位置处开设多个排水孔，可实现对不同位置的煤岩进行注液和排液，从而模拟了生产过程中多煤层层间干扰或厚煤层层内干扰条件，进而可利用所计算的煤岩渗透率来分析多煤层的层间干扰以及厚煤层的层内干扰问题，提高了数据的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及岩心分层渗流实验技术领域，特别涉及一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置。
背景技术
目前，我国的煤层气开采已经进入成熟阶段。探索深部煤层气及多煤层开发方式方法是现今的重要课题。在有效的评价和煤层气开发区块之前，需要准确的预测煤层渗透率。
然而，现有的煤储层渗透率预测及渗流实验装置往往只对单一岩心进行试验，不适合分析多煤层的层间干扰以及厚煤层的层内干扰问题。且当需要对多个样品进行测试时，需要重复实验，不仅过程繁琐，在拆卸装置的同时，很难保障实验条件及样品的稳定性和准确性，不利于数据的有效分析。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置。
具体而言，包括以下的技术方案：
提供了一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置，包括：
筒体，所述筒体的侧壁上设置有至少一个出水接口，所述出水接口上设置有流量计和第一压力表；
密封盖，所述密封盖密封连接在所述筒体上，所述密封盖上开设有中心孔；
中心管，所述中心管的第一端通过所述中心孔插入所述筒体中，且所述中心管与所述中心孔之间密封连接，所述中心管的位于所述筒体内的管壁上开设有至少一个排水孔；所述中心管的第二端上连接有进水接口，所述进水接口处连接有第二压力表。
在一种可能的实施方式中，所述中心孔中设置有密封套，使得所述中心管与所述中心孔之间密封、且可转动连接；
所述渗流实验装置还包括：电机、驱动锥齿轮和联动锥齿轮；
所述联动锥齿轮固定套接在所述中心管上，且所述联动锥齿轮紧贴所述密封盖的上端面；所述电机通过支架连接在所述密封盖上，所述驱动锥齿轮连接所述电机的转轴，且所述驱动锥齿轮啮合连接所述联动锥齿轮。
在一种可能的实施方式中，所述渗流实验装置还包括：衔接套；
所述衔接套的内壁上设置有环形槽，所述中心管上固定连接有滑块，所述滑块可沿所述环形槽运动，使得所述中心管可相对于所述进水接口转动。
在一种可能的实施方式中，所述渗流实验装置还包括：限位盘；
所述限位盘固定套接在所述中心管上，且所述限位盘紧贴所述密封盖的下端面。
在一种可能的实施方式中，所述渗流实验装置还包括：溢流接口；所述溢流接口设置在靠近所述密封盖的所述筒体的侧壁上。
在一种可能的实施方式中，所述溢流接口与所述筒体连通的位置处设置有过滤网。
在一种可能的实施方式中，所述渗流实验装置还包括：曲形管，所述曲形管通过所述密封盖与所述筒体连通；
所述曲形管的自由端上覆盖有压板，所述压板上固定连接有滑杆；
靠近所述压板的所述曲形管上固定套接有所述定位块，所述定位块上固定连接有杆套；所述滑杆和所述杆套滑动套接；
所述滑杆上套接有弹簧，所述弹簧的一端连接所述压板，所述弹簧的另一端连接所述杆套。
在一种可能的实施方式中，所述筒体的侧壁上设置有是三个出水接口，所述中心管的管壁上开设有三对排水孔；
三个所述出水接口分别对应三对所述排水孔。
在一种可能的实施方式中，三对所述排水孔中相邻两对排水孔之间的间距相等。
在一种可能的实施方式中，所述出水接口的自由端通过法兰连接有过渡接口；
所述第二压力表设置在所述过渡接口上。
本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本申请实施例提供的渗流实验装置，通过在中心管对应的分层位置处开设多个排水孔，可实现对不同位置的煤岩进行注液和排液，从而模拟了生产过程中多煤层层间干扰或厚煤层层内干扰条件，进而可利用所计算的煤岩渗透率来分析多煤层的层间干扰以及厚煤层的层内干扰问题，提高了数据的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置的结构示意图；
图2为图1中衔接套的放大示意图；
图3为图1中压板的放大示意图。
图中的附图标记分别表示为：
1-筒体；
2-出水接口；
3-流量计；
4-第一压力表；
5-密封盖；
6-进水接口；
7-中心孔；
8-中心管；
9-排水孔；
10-第二压力表；
11-电机；
12-驱动锥齿轮；
13-联动锥齿轮；
14-衔接套；
15-环形槽；
16-滑块；
17-限位盘；
18-溢流接口；
19-过滤网；
20-曲形管；
21-压板；
22-滑杆；
23-杆套；
24-弹簧；
25-定位块；
26-过渡接口；
X-煤岩样品。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
本申请实施例提供了一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置，如图1所示，该渗流实验装置包括：筒体1，筒体1的侧壁上设置有多个出水接口2，出水接口2上设置有流量计3和第一压力表4；
密封盖5，密封盖5密封连接在筒体1上，密封盖5上开设有中心孔7；
中心管8，中心管8的第一端通过中心孔7插入筒体1中，且中心管8与中心孔7之间密封连接，中心管8的位于筒体1内的管壁上开设有多个排水孔9；中心管8的第二端上连接有进水接口6，进水接口6处连接有第二压力表10。
应用时，先将煤岩样品X按照需要的组合形式填充到筒体1内，并在中部位置开设一个与中心管8适配的通道；将密封盖5固定在筒体1上，将中心管8通过密封盖5上的中心孔7插入到煤岩样品X的通道内，然后将进水接口6、出水接口2与对应的硬质不锈钢管道连接，保证测试液体的流动，然后通过外设的水泵经进水接口6对中心管8泵入测试液体，测试液体进入井筒1浸润煤岩样品X，并从出水接口2流出。
待实验装置的注入和渗流达到稳态时，可通过K＝(QμL)/A(p1-p2)，计算得到煤岩样品的渗透率，其中，k为煤岩渗透率；Q为多个出水接口处的液体流量总和，可通过流量计3测得；μ为测试中液体的流体粘度；L为筒体内煤岩样品的长度；A为多个出水接口的截面面积总和；p1为进口压力，可由第二压力表10测得；p2为出口压力，可由第一压力表4测得。
本申请实施例提供的渗流实验装置，通过在中心管对应的分层位置处开设多个排水孔，可实现对不同位置的煤岩进行注液和排液，从而模拟了生产过程中多煤层层间干扰或厚煤层层内干扰条件，进而可利用所计算的煤岩渗透率来分析多煤层的层间干扰以及厚煤层的层内干扰问题，提高了数据的准确性。
在上述的渗流实验装置中，密封盖5与筒体1之间为密封连接，本申请实施例对二者之间的连接关系没有严格限定，能够实现密封即可。在一种可能的实施方式中，可使密封盖5与筒体1通过螺纹连接。示例地，可在密封盖5上设置外螺纹，在筒体1上设置内螺纹。
进一步地，还可在密封该5与筒体1之间设置密封垫，以加强二者之间的密封效果。
流量计和压力表分别用于测量流体流量和流体压力。本申请实施例对流量计和压力表的型号没有严格限定，能够满足测量需求即可。示例地，可采用具有数显功能的流量计和压力表，例如，流量计3的型号可为DN25，第一压力表4的型号和第二压力表10的型号可均为AZ82100。
排水孔9设置在中心管8的管壁上，本申请通过设置多对排水孔9，来模拟生产过程中多煤层层间干扰或厚煤层层内干扰条件。本申请实施例对排水孔9的数量没有严格限定，可根据实际情况进行选择。
在一种可能的实施例中，如图1所示，可在中心管8的管壁上开设有三对排水孔9，来模拟三层煤层间的干扰。同时，对应地，可在筒体1的侧壁上设置有三个出水接口2，三个出水接口2分别对应三对排水孔9。出水接口2可保证对应排水孔9的正常注入和排放，使所模拟的条件更接近真实状况。
可以理解的是，可使每对排水孔9相对设置在中心管的管壁上。如此设置，可使测试流体均匀地浸润煤岩样品中。为了达到更好的模拟效果，还可使三个出水接口2之间的间距相同，且与对应的排水孔9的位置在同一直线上。
三个出水接口2上分别对应连接有流量计3和第一压力表4，以分别测量对应出口的流量和压力。
此外，还可设置排水孔9的数量为2对、4对、5对等等，可根据实际情况进行设置和选择。
在一种可能的实施方式中，为了便于出水接口2处水的排放，在一种可能的实时方式中，可使出水接口2的自由端连接过渡接口26；第二压力表10设置在过渡接口26上。
应用时，过渡接口26可与对应的硬质不锈钢管道连接，以保证水的流动。
本申请实施例对出水接口2和过渡接口26的连接方式没有严格限定，能够实现二者的密封连接即可，在一种可能的实施方式中，可使出水接口2的自由端可通过法兰连接过渡接口26。
在上述的渗流实验装置中，为了进一步保证测试流体浸润煤岩样品，还在注入过程，使中心管8相对于煤岩样品转动。通过旋转中心管8，可提高对煤岩样品X的水压冲击力和冲击面，从而使测试流体更快、更有效地进入煤岩样品中。
在一种可能的实施方式中，中心孔7中设置有密封套，中心管8通过密封套与中心孔7密封连接。设置密封套不仅可实现中心孔7和中心管8之间的密封连接，还不会影响中心管8相对于中心孔7转动。在一种可能的实施方式中，密封套可以为密封橡胶垫片。
进一步地，为了实现中心管8相对于煤岩样品的转动，如图1所示，还可使渗流实验装置包括：电机11、驱动锥齿轮12和联动锥齿轮13；联动锥齿轮13固定套接在中心管8上，且联动锥齿轮13紧贴密封盖5的上端面；电机11连接在密封盖5上，驱动锥齿轮12连接在电机11的转轴上，且驱动锥齿轮12啮合连接联动锥齿轮13。
应用时，接通电机11，使得电机11带动驱动锥齿轮12转动，从而使得驱动锥齿轮12啮合联动锥齿轮13转动，联动锥齿轮13带动中心管8进行转动，中心管8的转动可进一步使得排水孔9转动，进而实现转动喷水，提高对煤岩样品X的水压冲击，在冲击完成后，测试液体会从三个出水接口2流出。
本申请实施例通过中心管8的转动，使得排水孔9转动喷水，可实现岩石样品的均匀受压，进一步提高实验的准确性。
本申请实施例对电极11和密封盖5之间的连接方式没有严格限定，能够实现上述连接即可。在一种可能的实时方式中，可使电极11通过支架连接在密封盖5上。
此外，本申请实施例对电极11的型号没有严格限定，能够实现上述功能即可。示例地，电机11的型号可为51K90GU-C，电机11可通过导线插头与室内电源插排固定连接。
在上述的渗流实验装置中，联动锥齿轮13与中心管8固定连接，且紧贴密封盖5，也即是说，在工作时，联动锥齿轮13带动中心管8相对于密封盖5进行转动。基于此，可在联动锥齿轮13与密封盖5之间涂抹润滑油脂，以减少二者之间的摩擦阻力，保证中心管8的顺利转动。
在上述转动过程中，进水接口6可与中心管8一起转动。考虑到注水的便捷性，还可保持进水接口6不转动，中心管8相对于进水接口6转动。
为了实现中心管8相对于进水接口6转动，可使渗流实验装置包括衔接套14，中心管8通过衔接套14与进水接口6可转动连接。
具体地，可使衔接套14的内壁上设置有环形槽15，中心管8上固定连接有滑块16，滑块16可沿环形槽15运动，使得中心管8可相对于进水接口6转动。
如图2所示，中心管8的上端设置有衔接套14，衔接套14上嵌入有进水接口6，进水接口6上嵌入有第二压力表10，衔接套14上设置有环形槽15，中心管8上固定连接有滑块16，滑块16滑动连接环形槽15，衔接套14可以为对半拼接结构。进水接口6与外部的硬质不锈钢管法兰连接，用于通过水泵泵入测试液体，并保证给水压力，同时通过中心管8的转动，使得排水孔9能够转动排水，改善对煤岩样品X的水压效果。
本申请实施例对衔接套14的形状没有严格限定，可以为规则形状，例如，方形、圆形；也可以为不规则形状。
在上述的渗流实验装置中，如图1所示，还包括限位盘17；限位盘17固定套接在中心管8上，且限位盘17紧贴密封盖5的下端面。
在上述的渗流实验装置中，限位盘17与中心管8固定连接，且紧贴密封盖5，也即是说，工作时，中心管8带动限位盘17相对于密封盖5进行转动。基于此，可在限位盘17与密封盖5之间涂抹润滑油脂，以减少二者之间的摩擦阻力，保证中心管8的顺利转动。
在泵入测试液体的过程中，为了及时排除溢流液体，还可使渗流实验装置包括溢流接口18，溢流接口18可设置在靠近密封盖5的筒体1的侧壁上。如图1所示，可设置在限位盘17所对应的筒体1的侧壁上。
应用时，溢流接口18通过与对应的硬质不锈钢管道连接，保证溢流液体的流动。
进一步地，还可在溢流接口18与筒体1连通的位置处设置有过滤网19。过滤网19可拦截煤层样品X，防止样品流出。
如图1所示，筒体1内填充有煤岩样品X，煤岩样品X的上端面与限位盘17接触，筒体1上嵌入有溢流接口18，溢流接口18与筒体1的接触位置固定连接有过滤网19，能够在注测试液体时，排出所溢出的液体。
在注入液体的过程中，筒体1内的压力会增加，为了防止筒体1爆裂，还可对筒体1内的压力进行释放。
为了实现上述目的，如图1和3所示，可使渗流实验装置包括曲形管20，曲形管20通过密封盖5与筒体1连通；曲形管20的自由端上覆盖有压板21，压板21上固定连接有滑杆22；靠近压板21的曲形管20上固定套接有定位块25，定位块25上固定连接有杆套23；滑杆22和杆套23滑动套接；滑杆22上套接有弹簧24，弹簧24的一端连接压板21，弹簧24的另一端连接杆套23。
应用中，当筒体1内的气压超过预设值时，气压会通过曲形管20顶开压板21排出；当筒体1内的气压小于预设值时，压板21可通过弹簧24的复位，使得压板21能够重新覆盖在曲形管20上。
本申请实施例通过曲形管的泄压效果，可防止在供水时，带入的气压无法排出，引发密封的筒体出现爆裂的情况。
在一种可能的实施方式中，如图1所示，渗流实验装置的具体实施过程如下：
先将煤岩样品X按照需要的组合形式填充到筒体1内，并在中部位置开一个与中心管8适配的通道；将带有中心管8的密封盖5与筒体1固定，并使得中心管8插入到岩石样品X的通道内；将溢流接口18、进水接口6、过渡接口26与对应的硬质不锈钢管道连接，保证水的流动；通过外设的水泵对中心管8泵入测试液体，根据第二压力表10调整水泵供水的速度，同时接通电机11，使得电机11带动驱动锥齿轮12转动，从而使得驱动锥齿轮12啮合联动锥齿轮13转动，实现中心管8的转动，进而使得排水孔9能够转动喷水；在冲击完成后，测试液体会从三个出水接口2流出，通过流量计3对流量进行检测，通过过渡接口26上的第一压力表4对出水压力进行检测，然后通过K＝(QμL)/A(p1-p2)的公式，计算得到岩石的渗透率。
当筒体1内的气压过大时，气压会通过曲形管20，顶开压板21排出，并通过弹簧24的复位作用，使得压板21能够重新覆盖在曲形管20上。
本申请实施例提供的渗流实验装置，通过在中心管对应的分层位置处开设多个排水孔，可实现对不同位置的煤岩进行注液和排液，从而模拟了生产过程中多煤层层间干扰或厚煤层层内干扰条件，进而可利用所计算的煤岩渗透率来分析多煤层的层间干扰以及厚煤层的层内干扰问题，提高了数据的准确性。
在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置，其特征在于，包括：
筒体(1)，所述筒体(1)的侧壁上设置有多个出水接口(2)，所述出水接口(2)上设置有流量计(3)和第一压力表(4)；
密封盖(5)，所述密封盖(5)密封连接在所述筒体(1)上，所述密封盖(5)上开设有中心孔(7)；
中心管(8)，所述中心管(8)的第一端通过所述中心孔(7)插入所述筒体(1)中，且所述中心管(8)与所述中心孔(7)之间密封连接，所述中心管(8)的位于所述筒体(1)内的管壁上开设有多个排水孔(9)；所述中心管(8)的第二端上连接有进水接口(6)，所述进水接口(6)处连接有第二压力表(10)。
2.根据权利要求1所述的渗流实验装置，其特征在于，所述中心孔(7)中设置有密封套，使得所述中心管(8)与所述中心孔(7)之间密封、且可转动连接；
所述渗流实验装置还包括：电机(11)、驱动锥齿轮(12)和联动锥齿轮(13)；
所述联动锥齿轮(13)固定套接在所述中心管(8)上，且所述联动锥齿轮(13)紧贴所述密封盖(5)的上端面；所述电机(11)通过支架连接在所述密封盖(5)上，所述驱动锥齿轮(12)连接所述电机(11)的转轴，且所述驱动锥齿轮(12)啮合连接所述联动锥齿轮(13)。
3.根据权利要求2所述的渗流实验装置，其特征在于，还包括：衔接套(14)；
所述衔接套(14)的内壁上设置有环形槽(15)，所述中心管(8)上固定连接有滑块(16)，所述滑块(16)可沿所述环形槽(15)运动，使得所述中心管(8)可相对于所述进水接口(6)转动。
4.根据权利要求1所述的渗流实验装置，其特征在于，还包括限位盘(17)；
所述限位盘(17)固定套接在所述中心管(8)上，且所述限位盘(17)紧贴所述密封盖(5)的下端面。
5.根据权利要求1所述的渗流实验装置，其特征在于，还包括溢流接口(18)；所述溢流接口(18)设置在靠近所述密封盖(5)的所述筒体(1)的侧壁上。
6.根据权利要求5所述的渗流实验装置，其特征在于，所述溢流接口(18)与所述筒体(1)连通的位置处设置有过滤网(19)。
7.根据权利要求1所述的渗流实验装置，其特征在于，还包括曲形管(20)，所述曲形管(20)通过所述密封盖(5)与所述筒体(1)连通；
所述曲形管(20)的自由端上覆盖有压板(21)，所述压板(21)上固定连接有滑杆(22)；
靠近所述压板(21)的所述曲形管(20)上固定套接有所述定位块(25)，所述定位块(25)上固定连接有杆套(23)；所述滑杆(22)和所述杆套(23)滑动套接；
所述滑杆(22)上套接有弹簧(24)，所述弹簧(24)的一端连接所述压板(21)，所述弹簧(24)的另一端连接所述杆套(23)。
8.根据权利要求1所述的渗流实验装置，其特征在于，所述筒体(1)的侧壁上设置有是三个出水接口(2)，所述中心管(8)的管壁上开设有三对排水孔(9)；
三个所述出水接口(2)分别对应三对所述排水孔(9)。
9.根据权利要求8所述的渗流实验装置，其特征在于，三对所述排水孔(9)中相邻两对排水孔(9)之间的间距相等。
10.根据权利要求8所述的渗流实验装置，其特征在于，所述出水接口(2)的自由端通过法兰连接有过渡接口(26)；
所述第二压力表(10)设置在所述过渡接口(26)上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011340887.0A CN114607366A (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011340887.0A CN114607366A (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114607366A true CN114607366A (zh) | 2022-06-10 |
Family
ID=81855840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011340887.0A Pending CN114607366A (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种用于模拟煤层气藏的长岩心渗流实验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115683976A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-02-03 | 中国科学院力学研究所 | 一种长距离驱替用液体渗流装置和长距离渗透方法 |
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2020
- 2020-11-25 CN CN202011340887.0A patent/CN114607366A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115683976A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-02-03 | 中国科学院力学研究所 | 一种长距离驱替用液体渗流装置和长距离渗透方法 |
| CN115683976B (zh) * | 2022-10-26 | 2024-04-12 | 中国科学院力学研究所 | 一种长距离驱替用液体渗流装置和长距离渗透方法 |
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