CN116752951B - 煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟装置及方法，注入系统将中间容器中的流体注入可视模型中；可视模型的产出口连接回压系统，可视模型模拟煤层中支撑剂充填裂缝及井筒，显示流体携带煤粉运移堵塞的规律；回压系统，连接产出液收集及计量系统，用于控制产出口端压力，模拟井底流压；产出液收集及计量系统，收集产出口的液体，并通过称重获得产出液的流量数据；控制及数据采集处理系统，控制流体注入参数，记录流体产出参数；超声波发生装置，向可视模型发射超声波，影响煤粉运移及堵塞；摄像机，记录可视模型中煤粉运移堵塞过程。本发明为煤层气压裂开发过程煤粉运移规律及防治措施的研究提供可靠手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟装置及方法，属于煤层气开发工程技术领域。
背景技术
我国煤层气资源开发潜力巨大，但煤层中流体渗流阻力大，通常实施水力压裂等增产措施在煤层中构建支撑剂裂缝系统，才能实现煤层气经济有效开发。然而，在煤层气开发过程从钻井、压裂及生产阶段煤层都会不同程度地产出煤粉，并被流体携带运移，在压裂裂缝系统中及生产井附近发生堵塞，尤其是井筒割缝处煤粉的聚集堵塞严重影响开发过程煤层气井产能。
因此，探究储层径向流过程中煤粉运移、沉积以及堵塞裂缝及井筒特征是煤粉防治降低其对煤层气生产影响的前提。但目前针对径向流渗流截面渐变条件下煤层裂缝中流体携带煤粉运移、沉积、堵塞现象的研究未见报道，同时也缺乏针对井筒割缝处渗流截面突变对煤粉运移堵塞特征的研究。
目前已有的模拟煤层裂缝中煤粉运移的可视实验装置未考虑煤层裂缝中充填支撑剂的情况，且模型只能实现线性流动的模拟，无法完成煤粉径向流过程运移沉积特征的相关模拟，这与真实煤层中煤粉及流体的运移状态存在较大差异。此外，已有的可视模型出口处设计均为小孔，模拟过程中煤粉在尺寸较大的裂缝空间中运移并由小孔流出，小孔处极易形成煤粉堵塞，而真实井筒处为一系列的割缝，已有的模型不仅模拟的出口处堵塞特征与真实井筒处堵塞存在较大差异，而且小孔处的堵塞极易造成模拟实验失败。因此已有模型不能实现对井筒割缝处渗流截面突变特征制约下煤粉堵塞规律的模拟，忽略了煤粉堵塞最严重、对煤层气井产能影响程度最大的因素。此外，已有的实验模拟装置也无法探究超声波对井筒割缝处及井筒附近裂缝中径向流过程煤粉运移堵塞的影响效果。总之，目前缺乏考虑径向流及井筒割缝处渗流截面突变制约下支撑剂充填裂缝中煤粉运移堵塞的可视模拟装置，无法直观认识真实储层中煤粉在裂缝中的运移堵塞动态及超声波解堵机制。
针对目前缺乏直观认识径向流及井筒割缝处渗流截面突变制约下支撑剂充填裂缝中煤粉运移堵塞规律的方法，制作适用于径向流且出口处为割缝的可视煤粉运移物理模拟实验的模型，为研究煤层气开发过程中煤粉在支撑剂裂缝径向流过程中运移堵塞规律提供有效可靠的物理模拟实验方法。同时，该装置可加载超声波，为探索煤粉在裂缝及井筒处堵塞的防治方法提供研究手段。
发明内容
本发明提供一种煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟装置及方法。
具体技术方案为：
煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟装置，包括：注入系统、可视模型、超声波发生装置、回压系统、产出液收集及计量系统、摄像机、控制及数据采集处理系统；
注入系统内的注入泵，连接中间容器，将中间容器中的流体注入可视模型中；中间容器有三个，分别装有粉煤粉悬浊液、盐水、甲烷；装有煤粉悬浊液的中间容器带有电磁搅拌器。
可视模型的产出口连接回压系统，可视模型模拟煤层中支撑剂充填裂缝及井筒，显示流体携带煤粉运移堵塞的规律；
回压系统，连接产出液收集及计量系统，回压系统包括回压阀和回压泵，用于控制产出口端压力，模拟井底流压；
产出液收集及计量系统，收集产出口的液体，并通过称重获得产出液的流量数据；
控制及数据采集处理系统，包括数据线、压力计和计算机，控制流体注入参数，记录流体产出参数；
超声波发生装置，包括超声波发生器和超声波转换器，超声波转换器可布置在可视模型不同位置，向可视模型发射超声波，影响煤粉运移及堵塞；
摄像机，记录可视模型中煤粉运移堵塞过程。
其中，所述的可视模型包括铸铁模型主体、有机玻璃盖板及割缝井筒；铸铁模型主体设有圆形槽，圆形槽外缘均匀分布多个喇叭状注入口；圆形槽中心为漏斗状的产出口；圆形槽的中心设割缝井筒，割缝井筒上设有割缝；
有机玻璃盖板和割缝井筒倒扣于铸铁模型主体上，机玻璃盖板、割缝井筒与铸铁模型主体接触面分别设有盖板垫片和井筒垫片密封；加固螺丝将有机玻璃盖板、铸铁模型主体固定连接；
圆形槽部分作为圆饼形填砂裂缝空间。
为了模拟煤层中真压裂支撑剂充填裂缝中径向流特征，本模型设计的裂缝空间整体呈圆饼形，模型外缘设置多个注入口，且注入孔为喇叭状，以防注入口煤粉堵塞，模型内缘为割缝圆筒以模拟煤层气生产井，模型模拟的裂缝空间充填支撑剂。流体由外缘注入口注入，流体携带煤粉在裂缝空间内呈径向流的方式流向内缘井筒，由割缝流出被收集。同时可在模型不同位置加载超声波，探究超声波对煤粉运移堵塞的影响。
模型的主体材料为有机玻璃及铸铁，分别制作有机玻璃的割缝井筒有机玻璃盖板，铸铁的裂缝空间主体。根据模型有机玻璃盖板及割缝井筒设计尺寸通过激光切割有机玻璃材料，激光切割的精度为0.1mm。模型裂缝空间外缘尺寸直径为50cm，中心割缝井筒内径为5cm，割缝井筒上割缝宽度1mm，平均间隔4 mm，圆形有机玻璃盖板外缘直径54cm，割缝井筒位于有机玻璃盖板中心，割缝井筒与有机玻璃盖板为一个整体。裂缝空间主要通过圆饼形铸铁铣槽实现，圆形槽的外缘直径50cm，铸铁外缘钻喇叭形状的注入口，中心铣出与割缝井筒尺寸相同的漏斗状产出口。
模型主要通过密封垫及加固螺丝实现其裂缝空间的封闭性。首先通过专用溶融胶水将环形有机玻璃盖板密封垫片粘贴在有机玻璃盖板上，并将环形井筒密封垫片粘贴于井筒上。将带有井筒的有机玻璃盖板倒扣与铸铁凹槽中，加固模型外缘螺丝，最后通过注入口向模拟的圆饼形裂缝空间内填入支撑剂。
煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟方法，包括以下步骤：
连接模拟装置，检查装置气密性后，关闭盐水和甲烷通路，通过注入系统，由可视模型外缘的注入孔向裂缝空间内注入煤粉悬浊液，通过回压系统调节产出端的压力，模拟流体携带煤粉运移过程，产出端收集并记录流体产出规律；
关闭煤粉悬浊液通路，通过注入系统向可视模型中注入盐水和甲烷，模拟排采阶段煤粉的运移；
另外实验过程中，可选择是否打开超声波发生器以及布置超声波转换器，对可视模型加载超声波，获得超声波对煤粉运移动态的干扰；
实验期间通过摄像机记录煤粉运移及在割缝井筒割缝处形成堵塞的全过程，通过控制及数据采集处理系统图形识别绘制煤粉运移动态图；
产出液收集及计量系统收集产出液取样，编号并记录取样时间，数据采集处理系统记录各项数据。
本发明具有的技术效果：
煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟装置的设计基于煤层支撑剂压裂裂缝中流体携带煤粉径向流以及煤层气井割缝井筒特征，设置模型为圆形，注入孔均匀分布在模型外缘，注入的流体携带煤粉沿径向流向填砂模型中心的井筒，经井筒割缝流出模型，煤粉在裂缝空间运移及穿过割缝时沉积堵塞，煤粉的运移堵塞动态更符合真实煤层中煤粉的运移规律。该模型尺寸较大且能承受一定的压力，能实现一定压差下的气水两相流动，探究气水两相流携带煤粉运移特征。同时该模型能实现可视效果，结合图像采集处理系统定量研究煤粉运移规律。此外可在模型加载超声波，研究超声波对不同位置煤粉运移沉积的影响，尤其是可以探究井筒割缝超声波煤粉解堵措施的可行性。因此该可视模型能较好模拟支撑剂填充的裂缝中气液两相径向流动过程中煤粉的运移动态，以及井筒割缝堵塞状态，为煤层气压裂开发过程煤粉运移规律及防治措施的研究提供可靠手段。
附图说明
图1是本发明的煤层流体在圆饼形支撑剂充填裂缝中的径向流俯视图
图2是本发明的铸铁模型主体结构示意图；
图3 是本发明的有机玻璃盖板及割缝井筒结构示意图；
图4 是本发明的密封垫片结构示意图；
图5 是本发明的煤粉径向流可视模型结构示意图；
图6是本发明的可视化驱替系统示意图。
具体实施方式
为了研究煤层支撑剂充填裂缝中径向流条件下煤粉运移沉积及井筒割缝煤粉堵塞规律，设计物理模型开展煤粉运移模拟实验。
1.裂缝空间及井筒设计
流体携带煤粉在煤层支撑剂充填裂缝中以径向流的方式流向井筒，经井筒割缝进入井筒内，此过程煤粉在裂缝中运移沉积、堵塞。因此裂缝空间设计为一定厚度的圆饼形，流体由模型外缘多个注入口5同时注入。割缝井筒3为高度与裂缝空间厚度相同的筒状，其侧面开设割缝8。圆饼形裂缝形态及流体流场如图1所示。
2．模型组成
可视模型200包括如图2的铸铁模型主体1、如图3的有机玻璃盖板2及割缝井筒3、如图4的密封垫片。
如图2，铸铁模型主体1是具有圆形槽10的铸铁，外缘直径为54cm，圆形槽10深1cm，其外缘均匀分布12个喇叭状注入口6，以及24个主体加固螺丝孔12，圆形槽10中心为漏斗状的产出口7，圆形槽10外缘尺寸直径为50cm，内缘漏斗状的产出口7直径为5cm。圆形槽10中心还设有垫片槽11.
如图3，有机玻璃盖板2外缘尺寸直径为54cm，板厚1cm，外缘分布24个盖板加固螺丝孔13，中心为割缝井筒3，割缝井筒3内径5cm，高度1cm，割缝井筒3上的割缝8宽度1mm，平均间隔4 mm。
如图4，密封垫片分为盖板垫片5和井筒垫片4，尺寸分别与有机玻璃盖板2和割缝井筒3一致，其中盖板垫片5分布24个盖板垫片加固螺丝孔。
3.可视模型200制作
模型切割。将直径54cm、厚2cm的圆饼形铸铁在中心铣出深1cm、直径50cm的槽，铸铁外缘钻喇叭状注入口6 12个，并打加固螺丝的主体加固螺丝孔12。通过激光切割的方式制作有机玻璃盖板2和割缝井筒3，激光切割的精度为0.1mm，有机玻璃盖板2外部直径为54cm，有机玻璃盖板2厚1cm，割缝井筒3高1cm，有机玻璃盖板2外缘打盖板加固螺丝孔13。切割面进行抛光处理，以实现模型可视的效果。另按照有机玻璃盖板2尺寸和割缝井筒3尺寸切割盖板垫片5和井筒垫片4，盖板垫片5打盖板垫片加固螺丝孔。
模型制作流程：分别用胶水将盖板垫片5和井筒垫片4粘合于有机玻璃盖板2和割缝井筒3，置于60℃通风干燥的环境中24小时；将有机玻璃盖板2和割缝井筒3倒扣于铸铁模型主体1上，圆形槽10部分作为圆饼形填砂裂缝空间；将加固螺丝9及配套螺帽将有机玻璃盖板2与铸铁模型主体1加固，通过注入口6填入石英砂，之后连接注入口6和产出口7，实现模型裂缝系统的密封。制作完成的可视模型200如图5所示。
4.驱替系统
煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟装置主要包括：注入系统100、可视模型200、超声波发生装置300、回压系统400、产出液收集及计量系统500、摄像机700、控制及数据采集处理系统600组成。各系统通过管线和数据线连接，阀门为控制驱替系统的开关，如图6所示。
注入系统100内的注入泵101，连接中间容器102，将中间容器102中的流体注入可视模型200中；
中间容器102连接可视模型200，中间容器102中装有实验流体，中间容器102有三个，分别装有粉煤粉悬浊液、盐水、甲烷；中间容器102与注入泵101构成注入系统100，将流体以一定的流量和压力注入可视模型200中，为防止中间容器102中煤粉在实验中沉积，装有煤粉悬浊液的中间容器带有电磁搅拌功能；
可视模型200，产出口7连接回压系统400，可视模型200模拟煤层中支撑剂充填裂缝及井筒，显示流体携带煤粉运移堵塞的规律；
回压系统400，连接产出液收集及计量系统500，回压系统400包括回压阀和回压泵，用于控制产出口7端压力，模拟井底流压；
产出液收集及计量系统500，收集产出口7的液体，并通过称重获得产出液的流量数据；
控制及数据采集处理系统600，包括数据线、压力计和计算机，控制流体注入参数，记录流体产出参数；
超声波发生装置300，由超声波发生器301和超声波转换器302组成，超声波转换器302贴在可视模型200不同位置，向可视模型200发射超声波，影响煤粉运移及堵塞；
摄像机700，对准模型有机玻璃盖板2面，记录可视模型200中煤粉运移堵塞过程。
5.注入实验过程
按照图6连接实验装置，检查装置气密性后，关闭盐水和甲烷通路，通过注入系统100，由可视模型200外缘的注入孔向裂缝空间内注入煤粉悬浊液，通过回压系统400调节产出端的压力，模拟流体携带煤粉运移过程，产出端收集并记录流体产出规律。
关闭煤粉悬浊液通路，通过注入系统100向可视模型200中注入盐水和甲烷，模拟排采阶段煤粉的运移。
另外实验过程中，可选择是否打开超声波发生器301以及布置超声波转换器302位置，对可视模型200加载超声波，获得超声波对煤粉运移动态的干扰。
实验期间通过摄像机700记录煤粉运移及在割缝井筒3割缝处形成堵塞的全过程，通过控制及数据采集处理系统600图形识别绘制煤粉运移动态图。此外，产出液收集及计量系统500收集产出液取样，编号并记录取样时间，数据采集处理系统记录各项数据。
Claims (2)
1.煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟装置，包括：注入系统（100）、可视模型（200）、超声波发生装置（300）、回压系统（400）、产出液收集及计量系统（500）、摄像机（700）、控制及数据采集处理系统（600）；
注入系统（100）内的注入泵（101），连接中间容器（102），将中间容器（102）中的流体注入可视模型（200）中；中间容器（102）有三个，分别装有粉煤粉悬浊液、盐水、甲烷；
可视模型（200）的产出口（7）连接回压系统（400），可视模型（200）模拟煤层中支撑剂充填裂缝及井筒，显示流体携带煤粉运移堵塞的规律；
回压系统（400），连接产出液收集及计量系统（500），回压系统（400）包括回压阀和回压泵，用于控制产出口（7）端压力，模拟井底流压；
产出液收集及计量系统（500），收集产出口（7）的液体，并通过称重获得产出液的流量数据；
控制及数据采集处理系统（600），包括数据线、压力计和计算机，控制流体注入参数，记录流体产出参数；
超声波发生装置（300），包括超声波发生器（301）和超声波转换器（302），超声波转换器（302）贴在可视模型（200）不同位置，向可视模型（200）发射超声波，影响煤粉运移及堵塞；
摄像机（700），记录可视模型（200）中煤粉运移堵塞过程；
装有煤粉悬浊液的中间容器（102）带有电磁搅拌器；
其特征在于，所述的可视模型（200）包括铸铁模型主体（1）、有机玻璃盖板（2）及割缝井筒（3）；铸铁模型主体（1）设有圆形槽（10），圆形槽（10）外缘均匀分布多个喇叭状注入口（6）；圆形槽（10）中心为漏斗状的产出口（7）；圆形槽（10）的中心设割缝井筒（3），割缝井筒（3）上设有割缝（8）；
有机玻璃盖板（2）和割缝井筒（3）倒扣于铸铁模型主体（1）上，机玻璃盖板（2）、割缝井筒（3）与铸铁模型主体（1）接触面分别设有盖板垫片（5）和井筒垫片（4）密封；加固螺丝（9）将有机玻璃盖板（2）、铸铁模型主体（1）固定连接；
圆形槽（10）部分作为圆饼形填砂裂缝空间。
2.煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟方法，其特征在于，采用权利要求1所述的煤层裂缝径向流动过程煤粉运移监测可视模拟装置，所述的方法，包括以下步骤：
连接模拟装置，检查装置气密性后，关闭盐水和甲烷通路，通过注入系统（100），由可视模型（200）外缘的注入孔向裂缝空间内注入煤粉悬浊液，通过回压系统（400）调节产出端的压力，模拟流体携带煤粉运移过程，产出端收集并记录流体产出规律；
关闭煤粉悬浊液通路，通过注入系统（100）向可视模型（200）中注入盐水和甲烷，模拟排采阶段煤粉的运移；
另外实验过程中，可选择是否打开超声波发生器（301）以及布置超声波转换器（302）位置，对可视模型（200）加载超声波，获得超声波对煤粉运移动态的干扰；
实验期间通过摄像机（700）记录煤粉运移及在割缝井筒（3）割缝处形成堵塞的全过程，通过控制及数据采集处理系统（600）图形识别绘制煤粉运移动态图；
产出液收集及计量系统（500）收集产出液取样，编号并记录取样时间，数据采集处理系统记录各项数据。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2672852A1 (en) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Schlumberger Canada Limited | Real-time automated heterogeneous proppant placement |
| CN203081424U (zh) * | 2012-12-06 | 2013-07-24 | 中国石油大学(北京) | 裂缝内煤粉运移规律可视化实验装置 |
| CN104863569A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-08-26 | 中国矿业大学 | 超声波加载下煤粉产生、运移规律的实验装置 |
| 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 |
| CN109209343A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-01-15 | 西南石油大学 | 粗糙裂缝液固两相径向流动可视化模拟实验装置及方法 |
| CN110295887A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-10-01 | 中国石油大学(北京) | 一种颗粒运移规律可视化的实验装置及工作方法 |
| CN110361158A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-22 | 青岛海洋地质研究所 | 降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法及装置 |
| CN212985201U (zh) * | 2020-07-24 | 2021-04-16 | 西南石油大学 | 一种支撑剂充填层煤粉运移沉积可视化模拟装置 |
| CN115898376A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-04-04 | 西南石油大学 | 一种井周裂缝变形及封堵的可视化实验装置及方法 |
| CN115949377A (zh) * | 2023-02-24 | 2023-04-11 | 中国华能集团有限公司 | 一种井下地层多功能防砂性能评价系统及方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6949491B2 (en) * | 2001-09-26 | 2005-09-27 | Cooke Jr Claude E | Method and materials for hydraulic fracturing of wells |
-
2023
- 2023-06-15 CN CN202310709373.5A patent/CN116752951B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2672852A1 (en) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Schlumberger Canada Limited | Real-time automated heterogeneous proppant placement |
| CN203081424U (zh) * | 2012-12-06 | 2013-07-24 | 中国石油大学(北京) | 裂缝内煤粉运移规律可视化实验装置 |
| CN104863569A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-08-26 | 中国矿业大学 | 超声波加载下煤粉产生、运移规律的实验装置 |
| 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 |
| CN109209343A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-01-15 | 西南石油大学 | 粗糙裂缝液固两相径向流动可视化模拟实验装置及方法 |
| CN110295887A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-10-01 | 中国石油大学(北京) | 一种颗粒运移规律可视化的实验装置及工作方法 |
| CN110361158A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-10-22 | 青岛海洋地质研究所 | 降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法及装置 |
| CN212985201U (zh) * | 2020-07-24 | 2021-04-16 | 西南石油大学 | 一种支撑剂充填层煤粉运移沉积可视化模拟装置 |
| CN115898376A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-04-04 | 西南石油大学 | 一种井周裂缝变形及封堵的可视化实验装置及方法 |
| CN115949377A (zh) * | 2023-02-24 | 2023-04-11 | 中国华能集团有限公司 | 一种井下地层多功能防砂性能评价系统及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 塔里木盆地东河油田机械防砂物理实验研究;祁大晟;裴柏林;;天然气地球科学(第01期);133-136 * |
| 稠油出砂规律及出砂模拟实验研究;房茂军;曾祥林;梁丹;孙福街;;西南石油大学学报(自然科学版)(第06期);135-138 * |
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