CN210037546U - 不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，包括井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置、实验柜及数据采集处理装置，实验柜内通过隔板将实验柜分为一个实验检测腔、三个实验驱动腔及一个控制腔，其中渗透率测试装置位于实验检测腔，井口装置模拟装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置分别位于各实验驱动腔内并分别与渗透率测试装置连通。本实用新型一方面可有效提高检测作业的工作效率及检测精度，另一方面试验危险性低，测试方法便捷、精确、与煤层气排采气水产出机理相似度高、且可实现动态监测。

Description

不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置

技术领域

本实用新型涉属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置。

背景技术

地面煤层气井是通过排采煤层中的水使储层压力降低，进而使煤层气解吸产出。排采工作是整个煤层气开发过程中时间最长的，煤层气井排采时，不可避免的会出现发电机故障断电、检泵修井作业等原因导致的煤层气井排采不连续。在单相水流阶段当排采设备停止运转后，煤层气井中的动液面会上升，煤层中的水逐渐由流动状态转变为静止状态，煤层所受的有效应力值会发生变化，进而引起煤层渗透率的变化。当再次启动后，由于煤层渗透率的变化，导致水流动所需要的启动压力梯度的不同，不仅影响煤层气井的排采影响半径，也会影响煤层气井的产气量；排采气/水两相流阶段，停泵导致的井底压力回升不仅会引起水流动状态的变化，也会对储层压力的分布及气体流动状态产生影响，从而使煤层气产气量发生变化。

目前，关于不连续排采引起煤层渗透率及产能变化方面的研究相对较少。大家更多是从排采引起的煤层有效应力的变化与渗透率的关系方面开展了研究。主要是在实验室改变煤柱所受的围压、注入的瓦斯压力等参数，测试流量的变化，进而计算出煤柱在不同有效应力下的渗透率，得出渗透率随有效应力呈负指数的变化。但现场煤层气井停排后，煤层中的水从流动缓慢到静止需要一定的时间，停排时间的不同，导致煤层中的水流动距离、流动量等差异，进而导致其对煤层渗透率及产能影响的差异；同时，煤层气井可能会在单相水流阶段停排，也可能在气/水两相流阶段停排，当在气/水两相流阶段停排时，井底压力回升会造成部分游离气体再次吸附，影响煤层气的正常产出，从而影响到煤层气井的产能。目前，实验室所做的实验无法对煤层气井不同排采阶段停排、以及停排后由于水、气等流体流动状态改变引起的一系列的变化进行测试，无法较准确的回答煤层气井单相水流阶段或气/水两相流阶段等不同排采阶段停排时间、停排次数等引起的煤层气产能的变化。

为了查明煤层气井在单相水流阶段和气/水两相流阶段等不同排采阶段不同停排时间、停排次数下引起的煤层气井产能的变化，特研制了不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，以期为现场煤层气井排采工作制度、检泵修井时间等提供指导。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，包括井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置、实验柜及数据采集处理装置，实验柜为轴线与水平面垂直分布的密闭腔体结构，实验柜内均布若干隔板，并通过隔板将实验柜分为一个实验检测腔、三个实验驱动腔及一个控制腔，其中渗透率测试装置至少一个，位于实验检测腔，所述井口装置模拟装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置分别位于各实验驱动腔内并分别与渗透率测试装置连通，其中渗透率测试装置一端通过导流管与井口装置模拟装置连通，另一端分别与水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置连通，且水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置间相互并联，数据采集处理装置位于控制腔内，并分别与井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置电气连接。

进一步的，所述实验检测腔、实验驱动腔及控制腔对应的实验柜前端面及后端面均设一个操作门，其中所述实验检测腔位于实验柜中心位置，实验驱动腔及控制腔环绕实验检测腔均布，其中所述控制腔位于实验检测腔正下方，且控制腔底部的隔板上端面设至少两条导向滑轨，并通过导向滑轨与数据采集处理装置电气连接。

进一步的，所述的井口装置模拟装置包括缓冲瓶Ⅰ、液压压差单向控制阀、气体流量计、气液分离罐、气体收集处理机构，其中所述气体流量计两端分别与气体收集处理机构和气液分离罐相互连通，所述气液分离罐通过液压压差控制阀与缓冲瓶Ⅰ相互连通，所述缓冲瓶Ⅰ另与渗透率测试装连通，其中所述液压压差单向控制阀、气体流量计及气体收集处理机构均与数据采集处理装置电气连接。

进一步的，所述的渗透率测试装置包括进口压力计、出口压力计、液体流量计、岩心夹持器及缓冲瓶Ⅱ，其中所述岩心夹持器包括承载壳、轴压活塞、弹性承载套、导流管、液压驱动机构及应力感应垫片，其中所述承载壳为轴线与水平平行分布的密闭腔体机构，其外表面通过定位机构与隔板连接，所述轴压活塞共两个，嵌于承载壳内并与承载壳同轴分布，且两轴压活塞以承载壳中点对称分布并与承载壳内表面滑动连接，所述弹性承载套为密闭腔体结构，嵌于承载壳内与承载壳同轴分布，其两端分别与轴压活塞相互连接，且所述弹性承载套外侧面与承载壳内侧面间间距不小于5毫米，所述应力感应垫片至少两个，环绕弹性承载套轴线均布并嵌于弹性承载套内，所述导流管共两条，分别位于承载壳两端位置并与承载壳同轴分布，其中所述导流管前端面嵌于承载壳内并与弹性承载套侧端面相互连通，所述导流管对应的承载壳、轴压活塞上均设透孔，且透孔与导流管同轴分布，所述轴压活塞对应的承载壳侧端面设至少一个调压口，弹性承载套对应的承载壳侧表面设至少一个调压口，各调压口间相互并联并分别与液压驱动机构相互连通，所述导流管中，位于承载壳进口一端的导流管通过进口压力计与缓冲瓶Ⅱ连通，位于承载壳出口一端的导流管通过出口压力计与井口装置模拟装置的缓冲瓶Ⅰ连通，且出口压力计与缓冲瓶Ⅰ建设一个液体流量计相互连通，所述缓冲瓶Ⅱ通过三通阀分别与水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置相互连通，其中所述进口压力计、出口压力计、液体流量计及岩心夹持器的液压驱动机构、应力感应垫片均与数据采集处理装置电气连接。

进一步的，所述的水压传播模拟装置包括恒压储水罐、恒容储水罐、液压压差单向控制阀、液体压力计、液体补充装置，其中所述恒压储水罐一个，一端与液体补充装置相互连通，另一端与恒容储水罐相互连通，并通过恒容储水罐与渗透率测试装置的缓冲瓶Ⅱ相互连通，所述恒容储水罐至少两个，且恒容储水罐与恒压储水罐、缓冲瓶Ⅱ之间及相邻两个恒容储水罐之间通过液压压差单向控制阀相互连通，其中所述液压压差单向控制阀中，与缓冲瓶Ⅱ和恒容储水罐相互连通的液压压差单向控制阀和其连通的恒容储水罐之间设一个液体压力计，所述液压压差单向控制阀、液体压力计、液体补充装置均与数据采集处理装置电气连接。

进一步的，所述的气体解吸模拟装置包括气体补充装置、恒压储气罐、恒容储气罐、气压压差单向控制阀、开关和气体流量计，其中所述恒容储气罐若干，一个恒容储气罐连端分别设两个气压压差单向控制阀相互串联构成一个工作组，各工作组间相互并联，且各工作组并联后，一端通过导流管与恒压储气罐连通，另一端通过开关与渗透率测试装置的缓冲瓶Ⅱ连通，且相邻两个工作组间均通过一个开关相互并联，所述开关中，与缓冲瓶Ⅱ连接的开关处设一个气体流量计，所述气体补充装置与恒压储气罐相互连通，且所述气体补充装置、气压压差单向控制阀、开关和气体流量计均与数据采集处理装置电气连接。

进一步的，所述的数据采集处理装置包括至少一个基于工业计算机为基础的驱动电路及至少一个基于PC计算机为基础的数据操控平台。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：本实用新型设备结构简单，运行操控自动化、集成化程度高，可有效提高检测作业的工作效率及检测精度；另一方面试验危险性低，测试方法便捷、精确，可以在实验室进行实验对煤层气井不同排采阶段停排、以及停排后由于水、气等流体流动状态改变引起的一系列的变化进行动态监测，较准确的回答煤层气井单相水流阶段或气/水两相流阶段等不同排采阶段停排时间、停排次数等引起的煤层气产能的变化，以期为现场煤层气井排采工作制度、检泵修井时间等提供指导。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型实验柜闭合状态结构示意图；

图3为井口装置模拟装置结构示意图；

图4为渗透率测试装置结构示意图；

图5为水压传播模拟装置结构示意图；

图6为气体解吸模拟装置结构示意图；

图7为本实用新型系统运行原理结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1—7所述不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，包括井口装置模拟装置1、渗透率测试装置2、水压传播模拟装置3、气体解吸模拟装置4、实验柜5及数据采集处理装置6，实验柜5为轴线与水平面垂直分布的密闭腔体结构，实验柜内均布若干隔板7，并通过隔板7将实验柜5分为一个实验检测腔101、三个实验驱动腔102及一个控制腔103，其中渗透率测试装置2至少一个，位于实验检测腔101，井口装置模拟装置1、水压传播模拟装置3、气体解吸模拟装置4分别位于各实验驱动腔102内并分别与渗透率测试装置2连通，其中渗透率测试装置2一端通过导流管与井口装置模拟装置1连通，另一端分别与水压传播模拟装置3、气体解吸模拟装置4连通，且水压传播模拟装置3、气体解吸模拟装置4间相互并联，数据采集处理装置6位于控制腔103内，并分别与井口装置模拟装置1、渗透率测试装置2、水压传播模拟装置3、气体解吸模拟装置4电气连接。

其中，所述实验检测腔101、实验驱动腔102及控制腔103对应的实验柜5前端面及后端面均设一个操作门8，其中所述实验检测腔101位于实验柜5中心位置，实验驱动腔102及控制腔103环绕实验检测腔101均布，其中所述控制腔103位于实验检测腔101正下方，且控制腔103底部的隔板7上端面设至少两条导向滑轨9，并通过导向滑轨9与数据采集处理装置6电气连接。

本实施例中，所述的井口装置模拟装置1包括缓冲瓶Ⅰ11、液压压差单向控制阀12、气体流量计13、气液分离罐14、气体收集处理机构15，其中所述气体流量计13两端分别与气体收集处理机构15和气液分离罐14相互连通，所述气液分离罐14通过液压压差控制阀12与缓冲瓶Ⅰ11相互连通，所述缓冲瓶Ⅰ11另与渗透率测试装2连通，其中所述液压压差单向控制阀12、气体流量计13及气体收集处理机构15均与数据采集处理装置6电气连接。

本实施例中，所述的渗透率测试装置2包括进口压力计21、出口压力计22、液体流量计23、岩心夹持器25及缓冲瓶Ⅱ24，其中所述岩心夹持器25包括承载壳251、轴压活塞252、弹性承载套253、导流管254、液压驱动机构255及应力感应垫片256，其中所述承载壳251为轴线与水平平行分布的密闭腔体机构，其外表面通过定位机构257与隔板7连接，所述轴压活塞252共两个，嵌于承载壳251内并与承载壳251同轴分布，且两轴压活塞252以承载壳251中点对称分布并与承载壳251内表面滑动连接，所述弹性承载套253为密闭腔体结构，嵌于承载壳251内与承载壳251同轴分布，其两端分别与轴压活塞252相互连接，且所述弹性承载套253外侧面与承载壳251内侧面间间距不小于5毫米，所述应力感应垫片256至少两个，环绕弹性承载套253轴线均布并嵌于弹性承载套253内，所述导流管254共两条，分别位于承载壳251两端位置并与承载壳251同轴分布，其中所述导流管254前端面嵌于承载壳251内并与弹性承载套253侧端面相互连通，所述导流管254对应的承载壳251、轴压活塞252上均设透孔258，且透孔258与导流管254同轴分布，所述轴压活塞252对应的承载壳251侧端面设至少一个调压口259，弹性承载套253对应的承载壳251侧表面设至少一个调压口259，各调压口259间相互并联并分别与液压驱动机构255相互连通，所述导流管254中，位于承载壳251进口一端的导流管254通过进口压力计21与缓冲瓶Ⅱ24连通，位于承载壳21出口一端的导流管254通过出口压力计22与井口装置模拟装置1的缓冲瓶Ⅰ11连通，且出口压力计22与缓冲瓶Ⅰ11建设一个液体流量计23相互连通，所述缓冲瓶Ⅱ24通过三通阀分别与水压传播模拟装置3、气体解吸模拟装置4相互连通，其中所述进口压力计21、出口压力计22、液体流量计23及岩心夹持器25的液压驱动机构255、应力感应垫片256均与数据采集处理装置6电气连接。

本实施例中，所述的水压传播模拟装置3包括恒压储水罐31、恒容储水罐32、液压压差单向控制阀33、液体压力计34、液体补充装置35，其中所述恒压储水罐31一个，一端与液体补充装置35相互连通，另一端与恒容储水罐32相互连通，并通过恒容储水罐32与渗透率测试装置2的缓冲瓶Ⅱ24相互连通，所述恒容储水罐32至少两个，且恒容储水罐32与恒压储水罐31、缓冲瓶Ⅱ24之间及相邻两个恒容储水罐32之间通过液压压差单向控制阀33相互连通，其中所述液压压差单向控制阀33中，与缓冲瓶Ⅱ34和恒容储水罐32相互连通的液压压差单向控制阀33和其连通的恒容储水罐32之间设一个液体压力计34，所述液压压差单向控制阀33、液体压力计34、液体补充装置35均与数据采集处理装置6电气连接。

本实施例中，所述的气体解吸模拟装置4包括气体补充装置41、恒压储气罐42、恒容储气罐43、气压压差单向控制阀44、开关45和气体流量计46，其中所述恒容储气罐43若干，一个恒容储气罐43连端分别设两个气压压差单向控制阀44相互串联构成一个工作组，各工作组间相互并联，且各工作组并联后，一端通过导流管与恒压储气罐41连通，另一端通过开关45与渗透率测试装置2的缓冲瓶Ⅱ24连通，且相邻两个工作组间均通过一个开关45相互并联，所述开关45中，与缓冲瓶Ⅱ24连接的开关45处设一个气体流量计46，所述气体补充装置41与恒压储气罐42相互连通，且所述气体补充装置41、气压压差单向控制阀44、开关45和气体流量计46均与数据采集处理装置6电气连接。

本实施例中，所述的数据采集处理装置包括至少一个基于工业计算机为基础的驱动电路及至少一个基于PC计算机为基础的数据操控平台。

本新型在具体运行时，包括以下步骤：

S1，设备组装，首先将构成本实用新型的井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置、实验柜及数据采集处理装置进行连接，同时将控制装置分别与外部驱动电路和数据传输网络装置连接，完成本新型装配组网备用，其中在完成设备装配后，使井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置相互连通，然后对组装后的系统中注入压力为2MPa的惰性气体，然后保压12—24小时，且保压后系统中残余压力不大小于1.9MPa，则证明本系统气密性满足使用需要，然后对本系统泄压，并在泄压后根据使用需要制备直径50mm，长100mm的煤样，并将岩样嵌入到渗透率测试装置中，然后恢复系统连接备用；

S2，设定实验初始参数，针对研究区现场具体情况设定储层压力Pa，煤层气临界解吸压力Pb，水压传播模拟装置及气体解吸模拟装置内压差控制阀Y4、Y3、Y2、Y1、Q1-2、Q2-2、Q3-2初始压差值设置为Pc{具体数值根据储水罐个数n来定,其中Pc=X1*Pa/n，X1∈（0,1）为研究区实验井排采单相水流阶段渗透率最小值与原始渗透率的比值}等实验参数，根据设计排采工作制度制定井筒动液面（井底流压）单位时间降速，并通过计算机终端程序控制压差电磁阀H压差值随时间的变化来实现；

S3，实验准备，首先根据实验需要，由数据采集处理装置驱动岩心夹持器运行，对岩心夹持器中煤样加载围压、轴压。然后打开水压传播模拟装置各控制阀并调节压力值至最低，打开开关K1，关闭开关K5、K4、K3、K2，将压差控制阀H压力值调至最大，实现井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置相互连通，并通过向恒压储水罐L1持续注水，使井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置内压力达到储层压力Pa，且稳定5分钟压力示数基本不变后恢复水压传播模拟装置各控制阀压差值为初始值Pc。

另一端，设定压差控制阀Q1-1、Q2-1、Q3-1、Q4-1压差值为固定值Pa-Pb，Q1-2、Q2-2、Q3-2初始压差值设置为Pc，通过不断向恒压储气罐G1注气，使恒容储气罐压力值达到临界解吸压力Pb，且稳定5分钟后压力不变化，实验准备完毕。

需要补充的是，在实验测试过程中，设岩心原始渗透率测定为K，t时间段内测定的岩心渗透率为Kt，压差控制阀Y4、Y3、Y2、Y1、Q1-2、Q2-2、Q3-2的压差值会随岩心渗透率的值变化而变化，具体为Pt=Pc*K/Kt。

S4,实验检测：

①实验初始阶段，整个不连续排采模拟测试装置各节点处压力值相等，处于稳定状态。

②电磁阀H压差值按照设计降速开始降低后，缓冲瓶2内流体通过电磁阀H流出，其内部压力及压力计P4示数降低，在压差作用下缓冲瓶1内水通过岩心夹持器内岩心向缓冲瓶2流动，一旦有水通过煤柱后，结合水相渗透率计算经典公式及压力计P3示数（驱替压力）、压力计P4示数（出口压力）、单位时间内液体流量计示数（水单位时间通过煤柱流量）可计算岩心原始渗透率Kc（其中L为煤柱的长度，m；q为水单位时间内通过煤柱的流量，m3/s；μ为水的粘度，mpa·s；r为煤柱的半径，m；p1为驱替时的压力，MPa；P2为出口压力，MPa）。

③排采继续进行，进而恒容储水罐L5内水向缓冲瓶1运移补给。随着电磁阀H压差持续降低，储水罐L4、L3、L2、L1内水逐渐运移产出，表征了水压传播的距离不断向远处扩展，水压不断向外扩展期间渗透率随时间的动态变化值Kt可通过②中测试方式计算，实现随时监测排采单相水流阶段煤柱渗透率的动态变化。

④排采一段时间后，缓冲瓶1内压力降低到临界解吸压力Pb以下，恒容储气罐G5内气体开始向缓冲瓶运移，排采由单相水流阶段进入气水两相流阶段，压差控制阀Y4、Y3、Y2、Y1、Q1-2、Q2-2、Q3-2的压差值锁定，不再变化。随着电磁阀H压差持续降低，水压不断向储水罐L4、L3、L2延伸，相应的开关K4、K3、K2随之打开，煤层气解吸产出范围增大，恒容储气罐G4、G3、G2内气体陆续开始向缓冲瓶1运移产出。

恒压储气罐内气体会不断向压力降低了的恒容储气罐内补给（现场即为煤储层内气体不断由吸附态转变为游离态产出），排采由单相水流阶段转变为气水两相流阶段。

⑤当电磁阀H1压差均匀降低时，产水、产气也相对均匀，或呈稳定趋势变化，当开始设定的电磁阀H1压差压降不均匀或中间出现停机时，渗透率的不规律变化导致气体产出阻力较大，产气能力受到影响。最终根据气体流量计示数观察不同排采工作制度下的瞬时产能及总产能。

S5,数据分析，完成S4步骤后，通过对比排采工作制度中停排阶段、停排时间、停排次数对单相水流阶段渗透率动态变化及气水两相流阶段气体产出规律的影响，分析不连续排采对煤层气产能的影响；

S6,试验结束，关闭各开关，收集处理实验所用气体，排出各装置内水，仪器擦拭干净，结束实验。

不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置与方法预期实现目的：

（1）模拟煤层气排采单相水流阶段水压传播及气/水两相流阶段气体解吸全过程；

（2）测试不连续排采单相水流阶段岩心水相渗透率的动态变化；

（3）监测不连续排采气水两相流阶段产气量动态变化（气源足够）；

（4）验证不同停机时间、停机次数造成的不连续排采对产气量（产能）的影响。

检测作业时，不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置连接方式，主要工作原理为：以储层压力Pa=2MPa，临界解吸压力Pb=1.1MPa为例，将压差控制阀Y4、Y3、Y2、Y1原始压差值设置为Pc=0.3MPa{具体数值根据储水罐个数n来定,其中Pc=X1*Pa/n，X1∈（0,1）为研究区实验井排采单相水流阶段渗透率最小值与原始渗透率的比值}，实验煤柱大小为直径500mm，长度100mm。

实验开始前，在岩心夹持器内装入实验岩心，以2分钟为单位时间，设置压差控制阀H在每个单位时间内压差数值，如图7所示。其中，压力值突升部分即为停排时间段。

在恒压储水罐L1，恒容储水罐L2、L3、L4、L5，缓冲瓶1，缓冲瓶2内充满水，并使其压力达到储层压力2MPa，恒压储气罐G1内充满气，使其压力达到2MPa，恒容储气罐G2、G3、G4、G5内充满气体，且压力达到临界解吸压力1.1MPa。将开关K1打开，开关K2、K3、K4、K5闭合，此时整个系统处于稳定状态，且通路所有位置压力基本相等，都为储层压力2MPa。

开始实验后，随着压差控制阀H压力值的降低，缓冲瓶2内水压降低，压力计P4示数会随之降低，但由于水流通过岩心夹持器内岩心需要一定的动力（例如0.1MPa），压差控制阀H压力值刚开始降低为1.95时，压力计示数P3示数并不会降低，当H压力值降低为1.9以下后，缓冲瓶1内流体可以通过岩心，其内部压力也会降低，恒容储水罐会向缓冲瓶补给，表征水压开始向煤层远处传播，随着压差控制阀H压力进一步降低，缓冲瓶1、恒容储水罐L5内压力也会进一步减小，当L5与L4之间压差超过0.3MPa时，恒容储水罐L4内水开始向L5补给，表征水压进一步向远处传播，依次类推，水压传播到恒压储水罐L1后，L1用来表示水压传播边界，即压力时刻为原始储层压力，L1压力值不会降低。

另一方面，储水罐L5、L4、L3、L2分别与开关K5、K4、K3、K2通过计算机控制终端连接，即当每一个储水罐内有水流出后，则对应开关由闭合状态转变为打开状态（随着水压传播距离增大，煤层气气体解吸产出范围也随之增大）。当压差控制阀H压力值降低到1.9以下，恒容储水罐L5刚开始向缓冲瓶1补给时，开关K5虽然打开，但气体并不会由恒容储气罐G5产出向缓冲瓶1内运移，因为缓冲瓶1内压力仍大于恒容储气罐G5内压力值。当随着压差控制阀H压力持续降低，缓冲瓶1内压力降低到1.1MPa以下后，表征井底流压降低到临界解吸压力以下，G5内气体开始解吸产出，向缓冲瓶内运移流动；类似的，水压依次向恒容储水罐L4、L3、L2传播后，恒容储气罐G4、G3、G2内气体逐渐向缓冲瓶1内运移产出。

另外需要补充的细节，水刚开始由缓冲瓶1通过岩心向缓冲瓶2内流动时，根据压力计P3示数即驱替压力、压力计P4示数即出口压力、液体流量计单位时间内示数即单位时间内通过煤柱的流量，结合水相渗透率计算经典公式可计算岩心原始渗透率Kc（其中L为煤柱的长度，m；q为水单位时间内通过煤柱的流量，m3/s；μ为水的粘度，mpa·s；r为煤柱的半径，m；p1为驱替时的压力，MPa；P2为出口压力，MPa）。随着单相水流阶段排采的继续，岩心孔隙内水压降低，煤基质承受围压变大，岩心渗透率会降低，表现在水的流动状态上，水从远处向缓冲瓶1流动的难度增大。因此，不同排采时间内岩心瞬时渗透率用Kt表示（Kt可以通过上述公式实时监测），则随着单相水流阶段排采单位时间内渗透率的变化各压差控制阀Y4、Y3、Y2、Y1的数值也随之变化为Pt=0.3MPa*K/Kt。

另外，压差控制阀Q4-1、Q3-1、Q2-1、Q1-1为固定值0.9MPa，即储层压力与临界解吸压力的差值。压差控制阀Q3-2、Q2-2、Q1-2压力值随时间变化也为Pt=0.3MPa*K/Kt。

因此，当电磁阀H压差均匀降低时，产水、产气相对均匀，或呈稳定趋势变化，当开始设定的电磁阀H压差压降不均匀或中间出现停机时，渗透率的不规律变化导致气体产出阻力较大，产气能力受到影响。最终可通过气体流量计示数观察在排采不同阶段停排、停排次数、停排时间等对产能造成的影响。

需要补充的第一点，压差控制阀H随时间变化的折线上，压力突升至2MPa时间段，系统内水没有流动动力后，逐渐停止流动，用来表征排采停排时间段，但需要注意的是，井底流压值即压力计P4示数及缓冲瓶2内压力值在压差控制阀H稳定下降阶段与其示数相等，但在压差控制阀H压力值突升的停排时间段，压力计P4示数会上升，但达不到2MPa的原始压力值，即压差控制阀H随时间变化的压力值并不能时刻表征井底流压，应以压力计P4示数为准。

需要补充的第二点，不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置仅检测单相水流阶段渗透率的动态变化，即排采到一定阶段，缓冲瓶1内压力降低到临界解吸压力1.1MPa以下，恒容储气罐G5内气体开始向缓冲瓶运移，表征排采由单相水流阶段进入气水两相流阶段，压差控制阀Y4、Y3、Y2、Y1、Q1-2、Q2-2、Q3-2的压差值随即锁定，不再变化，岩心渗透率的动态变化不再监测。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：本实用新型设备结构简单，运行操控自动化、集成化程度高，可有效提高检测作业的工作效率及检测精度；另一方面试验危险性低，测试方法便捷、精确，可以在实验室进行实验对煤层气井不同排采阶段停排、以及停排后由于水、气等流体流动状态改变引起的一系列的变化进行动态监测，较准确的回答煤层气井单相水流阶段或气/水两相流阶段等不同排采阶段停排时间、停排次数等引起的煤层气产能的变化，以期为现场煤层气井排采工作制度、检泵修井时间等提供指导。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置包括井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置、实验柜及数据采集处理装置，所述实验柜为轴线与水平面垂直分布的密闭腔体结构，所述实验柜内均布若干隔板，并通过隔板将实验柜分为一个实验检测腔、三个实验驱动腔及一个控制腔，其中所述渗透率测试装置至少一个，位于实验检测腔，所述井口装置模拟装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置分别位于各实验驱动腔内并分别与渗透率测试装置连通，其中所述渗透率测试装置一端通过导流管与井口装置模拟装置连通，另一端分别与水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置连通，且所述水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置间相互并联，所述数据采集处理装置位于控制腔内，并分别与井口装置模拟装置、渗透率测试装置、水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置电气连接。

2.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述实验检测腔、实验驱动腔及控制腔对应的实验柜前端面及后端面均设一个操作门，其中所述实验检测腔位于实验柜中心位置，实验驱动腔及控制腔环绕实验检测腔均布，其中所述控制腔位于实验检测腔正下方，且控制腔底部的隔板上端面设至少两条导向滑轨，并通过导向滑轨与数据采集处理装置电气连接。

3.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的井口装置模拟装置包括缓冲瓶Ⅰ、液压压差单向控制阀、气体流量计、气液分离罐、气体收集处理机构，其中所述气体流量计两端分别与气体收集处理机构和气液分离罐相互连通，所述气液分离罐通过液压压差控制阀与缓冲瓶Ⅰ相互连通，所述缓冲瓶Ⅰ另与渗透率测试装连通，其中所述液压压差单向控制阀、气体流量计及气体收集处理机构均与数据采集处理装置电气连接。

4.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的渗透率测试装置包括进口压力计、出口压力计、液体流量计、岩心夹持器及缓冲瓶Ⅱ，其中所述岩心夹持器包括承载壳、轴压活塞、弹性承载套、导流管、液压驱动机构及应力感应垫片，其中所述承载壳为轴线与水平平行分布的密闭腔体机构，其外表面通过定位机构与隔板连接，所述轴压活塞共两个，嵌于承载壳内并与承载壳同轴分布，且两轴压活塞以承载壳中点对称分布并与承载壳内表面滑动连接，所述弹性承载套为密闭腔体结构，嵌于承载壳内与承载壳同轴分布，其两端分别与轴压活塞相互连接，且所述弹性承载套外侧面与承载壳内侧面间间距不小于5毫米，所述应力感应垫片至少两个，环绕弹性承载套轴线均布并嵌于弹性承载套内，所述导流管共两条，分别位于承载壳两端位置并与承载壳同轴分布，其中所述导流管前端面嵌于承载壳内并与弹性承载套侧端面相互连通，所述导流管对应的承载壳、轴压活塞上均设透孔，且透孔与导流管同轴分布，所述轴压活塞对应的承载壳侧端面设至少一个调压口，弹性承载套对应的承载壳侧表面设至少一个调压口，各调压口间相互并联并分别与液压驱动机构相互连通，所述导流管中，位于承载壳进口一端的导流管通过进口压力计与缓冲瓶Ⅱ连通，位于承载壳出口一端的导流管通过出口压力计与井口装置模拟装置的缓冲瓶Ⅰ连通，且出口压力计与缓冲瓶Ⅰ建设一个液体流量计相互连通，所述缓冲瓶Ⅱ通过三通阀分别与水压传播模拟装置、气体解吸模拟装置相互连通，其中所述进口压力计、出口压力计、液体流量计及岩心夹持器的液压驱动机构、应力感应垫片均与数据采集处理装置电气连接。

5.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的水压传播模拟装置包括恒压储水罐、恒容储水罐、液压压差单向控制阀、液体压力计、液体补充装置，其中所述恒压储水罐一个，一端与液体补充装置相互连通，另一端与恒容储水罐相互连通，并通过恒容储水罐与渗透率测试装置的缓冲瓶Ⅱ相互连通，所述恒容储水罐至少两个，且恒容储水罐与恒压储水罐、缓冲瓶Ⅱ之间及相邻两个恒容储水罐之间通过液压压差单向控制阀相互连通，其中所述液压压差单向控制阀中，与缓冲瓶Ⅱ和恒容储水罐相互连通的液压压差单向控制阀和其连通的恒容储水罐之间设一个液体压力计，所述液压压差单向控制阀、液体压力计、液体补充装置均与数据采集处理装置电气连接。

6.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的气体解吸模拟装置包括气体补充装置、恒压储气罐、恒容储气罐、气压压差单向控制阀、开关和气体流量计，其中所述恒容储气罐若干，一个恒容储气罐连端分别设两个气压压差单向控制阀相互串联构成一个工作组，各工作组间相互并联，且各工作组并联后，一端通过导流管与恒压储气罐连通，另一端通过开关与渗透率测试装置的缓冲瓶Ⅱ连通，且相邻两个工作组间均通过一个开关相互并联，所述开关中，与缓冲瓶Ⅱ连接的开关处设一个气体流量计，所述气体补充装置与恒压储气罐相互连通，且所述气体补充装置、气压压差单向控制阀、开关和气体流量计均与数据采集处理装置电气连接。

7.根据权利要求1所述的不连续排采引起的煤层气产能变化模拟测试装置，其特征在于：所述的数据采集处理装置包括至少一个基于工业计算机为基础的驱动电路及至少一个基于PC计算机为基础的数据操控平台。

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