專利名稱：煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤層氣安全生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置。
背景技術(shù)：
煤層氣產(chǎn)業(yè)是“高風(fēng)險、高投入、回報周期長”的產(chǎn)業(yè)，這一產(chǎn)業(yè)特點決定了在地面進(jìn)行煤層氣的開發(fā)前進(jìn)行比較準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)評價就顯得非常重要。能否獲得利潤，是由投入和產(chǎn)出兩個條件決定的。投入中的重要指標(biāo)包括鉆井、測井、固井、壓裂和排采等工程費用及管理方面的費用，工程方面的費用相對來說比較透明，經(jīng)濟(jì)評價時與實際出入不是很大，管理方面的費用根據(jù)經(jīng)驗也是比較容易估算的，與實際的出入也不大。煤層氣產(chǎn)出中的重要指標(biāo)是單位面積、單位時間內(nèi)的產(chǎn)氣量，產(chǎn)氣時間、價格等組成。價格是比較容易估計的。因此，單位面積、單位時間內(nèi)的產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣時間的準(zhǔn)確判斷與否直接決定了經(jīng)濟(jì)評價的準(zhǔn)確程度。為了獲得比較準(zhǔn)確的產(chǎn)能，國內(nèi)外研究者采用體積法、理論公式與體積結(jié)合法、采收率預(yù)測法、歷史擬合與數(shù)值模擬等方法對產(chǎn)能進(jìn)行了研究。體積法的重要缺陷在于未過多考慮地質(zhì)和工程因素對產(chǎn)能的影響，預(yù)測結(jié)果與實際出入很大；理論公式與體積結(jié)合法相對體積法來說是一種進(jìn)步，相對考慮了一些儲層參數(shù)對產(chǎn)能的影響，產(chǎn)能預(yù)測結(jié)果與體積法相比有所提高，但因其未考慮產(chǎn)氣的中間過程，但與實際結(jié)果之間出入還是比較大；采收率預(yù)測法也是基于理論計算，把整個儲層作為黑盒子進(jìn)行處理，也未過多考慮產(chǎn)氣的中間過程，預(yù)測結(jié)果也不甚理想。數(shù)值模擬方法與歷史擬合法相結(jié)合是目前采用比較多的方法，主要是通過排采數(shù)據(jù)，調(diào)整模擬參數(shù)，使其與歷史排采數(shù)據(jù)相對比較吻合，但這種方法人為控制因素很大，在沒有排采數(shù)據(jù)的地區(qū)，預(yù)測結(jié)果受人為干擾很大，而不能比較客觀地做出比較準(zhǔn)確的評價。如何針對不同的煤儲層特征，得出比較準(zhǔn)確的煤層氣井的產(chǎn)能，則是有的放矢實施地面煤層氣工程、是減少工程投資風(fēng)險、提高煤層氣產(chǎn)業(yè)在人們心目中地位的重要保障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種煤層氣井產(chǎn)能預(yù)測準(zhǔn)確的煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置，包括煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)，煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)順次通過管道連接，煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)分別通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)連接。所述煤儲層模擬系統(tǒng)包括構(gòu)造相同的三個部分，每個部分均包括高壓金屬缸、高壓氣瓶、第一儲水容器、第一氣體壓縮機(jī)、第一氣管、第一水管、第一注水泵、第一氣體流量計、第一液體流量計、第一壓力傳感器、第一 PID閥、第二壓力傳感器和第二 PID閥，相鄰兩個高壓金屬缸之間通過第一連接管連接，高壓氣瓶通過第一氣管連接到第一連接管上，第一水管兩端分別與第一儲水容器和第一氣管連接，第一氣體壓縮機(jī)、第一氣體流量計、第一壓力傳感器、第一 PID閥沿氣流方向順次設(shè)在第一氣管上，第一注水泵、第一液體流量計、第二壓力傳感器和第二 PID閥沿水流方向順次設(shè)在第一水管上，第一連接管上設(shè)有第三壓力傳感器和第三PID閥；第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第一 PID閥、第二 PID閥和第三PID閥通過所述數(shù)據(jù)線分別與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)連接。所述滲透率測試系統(tǒng)包括氣液分離器、第二注水泵、第四壓力傳感器、第二液體流量計、第二氣體壓縮機(jī)、第五壓力傳感器、第二氣體流量計和氣液混合器，氣液分離器通過第二連接管與其中一個高壓金屬缸連接，第二連接管上設(shè)有第六壓力傳感器和第四PID閥，氣液分離器的出氣口與氣液混合器的進(jìn)口通過第二氣管連接，氣液分離器的出液口通過第二水管與第二氣管連接，第二氣體壓縮機(jī)、第五壓力傳感器、第二氣體流量計沿氣流方向順次設(shè)在第二氣管上，第二注水泵、第四壓力傳感器、第二液體流量計沿水流順次設(shè)在第二水管上；第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、第六壓力傳感器和第四PID閥通過所述數(shù)據(jù)線分別與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)連接。所述抽米模擬控制系統(tǒng)包括電機(jī)、速度傳感器、轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)軸、氣缸、推拉桿、活塞、第二儲水容器、氣囊、第三氣體流量計和第三液體流量計，氣缸端部和側(cè)部分別設(shè)有進(jìn)口和出口，氣缸的進(jìn)口通過第三連接管與氣液混合器的出口連接，第三連接管上沿氣液流方向順次設(shè)有第七壓力傳感器、第五PID閥和回壓閥，電機(jī)的輸出軸通過傳送帶與轉(zhuǎn)輪傳動連接，速度傳感器設(shè)在電機(jī)的輸出軸上，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)輪同軸固定連接，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有U型的轉(zhuǎn)環(huán)，推拉桿的一端與轉(zhuǎn)環(huán)鉸接，推拉桿的另一端與活塞連接，活塞滑動連接在氣缸內(nèi)，氣缸的出口通過第四連接管分別與氣囊和第二儲水容器連接，第三氣體流量計設(shè)在臨近氣囊的第四連接管上，第三液體流量計設(shè)在臨近第二儲水容器的第四連接管上；第七壓力傳感器、第五PID閥和速度傳感器通過所述數(shù)據(jù)線分別與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)連接。所述數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)為計算機(jī)。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明由煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)等四大部分組成。煤儲層模擬系統(tǒng)主要是對距井口不同距離下儲層物性及排采時氣、水相互影響導(dǎo)致的水相、氣相相對滲透率進(jìn)行模擬；煤儲層模擬系統(tǒng)由串聯(lián)的三個相同的部分組成，每個部分由煤儲層模擬裝置、氣壓控制裝置及水壓控制裝置組成，煤儲層模擬裝置主要來裝完全不同或近似相同的滲透率的煤樣，用以模擬距井筒不同距離的煤儲層的滲透率，氣壓控制裝置主要用來模擬排采時煤儲層中的氣壓能量，水壓控制裝置主要用來模擬排采時煤儲層中的水勢。滲透率測試系統(tǒng)主要對排采過程中氣、水單相流時或混合流動時的氣相滲透率、水相滲透率和氣相相對滲透率、水相相對滲透率進(jìn)行測試。數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)主要是對排采過程進(jìn)行監(jiān)控并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。抽采模擬控制系統(tǒng)主要用來模擬煤層氣井的排采，包括排采動力裝置與氣、水產(chǎn)量收集裝置。本發(fā)明針對目前各種預(yù)測方法無法較準(zhǔn)確的預(yù)測出煤層氣垂直井的產(chǎn)能，預(yù)測結(jié)果與客觀實際出入較大的問題，充分考慮距離井口不同距離的儲層物性參數(shù)的不同與排采強(qiáng)度等因素對產(chǎn)能的影響，模擬現(xiàn)場儲層及排采條件，對產(chǎn)出過程的產(chǎn)氣量進(jìn)行計量，得出不同滲透率、不同排采工作制度等條件下的產(chǎn)氣量，為不同儲層參數(shù)條件下工作制度的制定、一定排采強(qiáng)度下煤層氣垂直井的準(zhǔn)確產(chǎn)能預(yù)測、準(zhǔn)確經(jīng)濟(jì)評價提供依據(jù)。
本發(fā)明能夠?qū)崟r的測取排采過程中氣、水流勢的不同、不同井距引起的壓差等的不同，導(dǎo)致的水相、氣相相對滲透率及單一滲透率的不同，對其進(jìn)行較準(zhǔn)確計量，以便更好地了解這些參數(shù)對水、氣滲透率的影響程度。本發(fā)明能夠綜合考慮排采強(qiáng)度、距離井口不同距離的壓力梯度、煤儲層滲透率、煤儲層能量等的不同導(dǎo)致的排采過程氣、水流動狀態(tài)，氣、水相對滲透率等的不同造成的產(chǎn)氣量的不同，并對各種不同情況下的產(chǎn)氣量進(jìn)行較準(zhǔn)確地計量，以便更好的了解這些參數(shù)對產(chǎn)氣量的影響程度。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置，包括煤儲層模擬系統(tǒng)1、滲透率測試系統(tǒng)I1、數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)III和抽采模擬控制系統(tǒng)IV，煤儲層模擬系統(tǒng)1、滲透率測試系統(tǒng)II和抽采模擬控制系統(tǒng)IV順次通過管道連接，煤儲層模擬系統(tǒng)1、滲透率測試系統(tǒng)II和抽采模擬控制系統(tǒng)IV分別通過數(shù)據(jù)線24與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)III連接。煤儲層模擬系統(tǒng)I包括構(gòu)造相同的三個部分，每個部分均包括高壓金屬缸9、高壓氣瓶1、第一儲水容器2A、第一氣體壓縮機(jī)3A、第一氣管25、第一水管26、第一注水泵4A、第一氣體流量計5A、第一液體流量計6A、第一壓力傳感器7A、第一 PID閥8A、第二壓力傳感器7B和第二 PID閥8B，相鄰兩個高壓金屬缸9之間通過第一連接管27連接，高壓氣瓶I通過第一氣管25連接到第一連接管27上，第一水管26兩端分別與第一儲水容器2A和第一氣管25連接,第一氣體壓縮機(jī)3A、第一氣體流量計5A、第一壓力傳感器7A、第一 PID閥8A沿氣流方向順次設(shè)在第一氣管25上，第一注水泵4A、第一液體流量計6A、第二壓力傳感器7B和第二 PID閥8B沿水流方向順次設(shè)在第一水管26上，第一連接管27上設(shè)有第三壓力傳感器7C和第三PID閥SC ;第一壓力傳感器7A、第二壓力傳感器7B、第三壓力傳感器7C、第一PID閥8A、第二 PID閥SB和第三PID閥SC通過所述數(shù)據(jù)線24分別與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)III連接。煤儲層模擬系統(tǒng)I的三個部分依次相連以模擬距離井口不同距離時儲層滲透性等物性參數(shù)的變化。高壓金屬缸9中可以裝煤儲層裂隙發(fā)育程度差別比較大的煤樣，也可以裝裂隙發(fā)育程度差別不大的煤樣，以便更好地模擬不同地區(qū)煤儲層條件。每個部分均設(shè)置有氣壓模擬控制裝置、水壓模擬控制裝置模擬排采儲層不同階段中氣壓能量與水勢的不同。其中，氣壓模擬控制裝置主要由高壓氣瓶I (根據(jù)實驗的需要，高壓氣瓶I的氣體須對煤樣有較弱的吸附性，擬設(shè)置為He)、第一氣體壓縮機(jī)3A、第一氣體流量計5A、第一壓力傳感器7A、第一 PID閥8A (PID閥門能實現(xiàn)設(shè)置壓差，來控制閥門打開與關(guān)閉，壓差值可根據(jù)具體情況自由設(shè)定，壓差可從O. OlMPa IOMPa不等，PID閥門可滿足IOMPa以下的壓力)等組成，主要通過氣體壓縮機(jī)對注入氣體加壓與設(shè)置PID閥控制加壓值來模擬排采時氣壓能量并能實現(xiàn)氣體的自動開啟和關(guān)閉，以便更真實地模擬儲層的產(chǎn)氣過程。水壓模擬控制裝置主要由容積3mX 2mX 2m的第一儲水容器2A、第一注水泵4A、第一液體流量計6A、第二壓力傳感器7B和第二 PID閥SB等組成，主要通過注水泵4A加壓與第二 PID閥SB控制加壓值來模擬水壓能量系統(tǒng)。同時通過設(shè)置氣壓、水壓模擬控制裝置中第一 PID閥8A與第二PID閥8B模擬排采過程中氣、水的單相流與雙相流，模擬氣、水流動時的相互影響。氣壓、水壓模擬控制裝置均與裝入不同滲透性煤樣的容積IOOmmX IOOmmX IOOmm立方體高壓金屬缸9相連，高壓金屬缸9連接有第三壓力傳感器7C和第三PID閥8C，其中通過設(shè)置與之相連的第三PID閥SC來模擬各個部分中啟動壓力梯度的不同，模擬各階段儲層排采時的相互影響。其中煤儲層模擬系統(tǒng)I中的第一壓力傳感器7A、第二壓力傳感器7B、第三壓力傳感器7C、第一 PID閥8A、第二 PID閥8B和第三PID閥8C通過數(shù)據(jù)線24等均與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)III相連，以實現(xiàn)對實驗過程的實時操控。滲透率測試系統(tǒng)II包括氣液分離器10、第二注水泵4B、第四壓力傳感器7D、第二液體流量計6B、第二氣體壓縮機(jī)3B、第五壓力傳感器7E、第二氣體流量計5B和氣液混合器11，氣液分離器10通過第二連接管28與其中一個高壓金屬缸9連接，第二連接管28上設(shè)有第六壓力傳感器7F和第四PID閥8D，氣液分離器10的出氣口與氣液混合器11的進(jìn)口通過第二氣管29連接，氣液分離器10的出液口通過第二水管30與第二氣管29連接，第二氣體壓縮機(jī)3B、第五壓力傳感器7E、第二氣體流量計5B沿氣流方向順次設(shè)在第二氣管29上，第二注水泵4B、第四壓力傳感器7D、第二液體流量計6B沿水流順次設(shè)在第二水管30上；第四壓力傳感器7D、第五壓力傳感器7E、第六壓力傳感器7F和第四PID閥8D通過所述數(shù)據(jù)線24分別與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)III連接。滲透率測試系統(tǒng)II主要是模擬測試排采過程中氣、水單相流滲透性，氣、水雙相流氣、水流動對其各自相對滲透性的影響，測試距離井口不同距離各階段煤儲層氣、水流動的相互影響對滲透性的改變。排采時，當(dāng)氣體和液體流過高壓金屬缸9后，通過第六壓力傳感器7F記錄此時流出的壓力。在氣液分離器10與第六壓力傳感器7F間安裝第四PID閥8D，通過設(shè)置第四PID閥8D的啟動壓力來較真實的模擬煤儲層中距井筒不同距離由于啟動壓力梯度不同引起的壓力損失。氣液分離器10主要用來把流出的氣體和液體進(jìn)行分離。經(jīng)氣液分離器10分離后，氣路通過第二氣體壓縮機(jī)3B以便恢復(fù)到剛流出時的壓力，為后續(xù)氣體的準(zhǔn)確計量做準(zhǔn)備。水路通過第二注水泵4B以便恢復(fù)到流出時的壓力，為后續(xù)水的準(zhǔn)確計量做準(zhǔn)備。通過第二氣體流量計5B和第二液體流量計6B分別記錄了流出的氣體和液體流量后，經(jīng)過氣液混合器11進(jìn)行匯集。通過記錄流出的氣體流量、水的流量、壓力及流出高壓金屬缸9的壓力、流量等，來對排采過程中水相相對滲透率、氣相相對滲透率進(jìn)行計算。抽采模擬控制系統(tǒng)IV包括電機(jī)12、速度傳感器13、轉(zhuǎn)輪15、轉(zhuǎn)軸31、氣缸19、推拉桿20、活塞21、第二儲水容器2B、氣囊16、第三氣體流量計5C和第三液體流量計6C，氣缸19端部和側(cè)部分別設(shè)有進(jìn)口和出口，氣缸19的進(jìn)口通過第三連接管32與氣液混合器11的出口連接，第三連接管32上沿氣液流方向順次設(shè)有第七壓力傳感器7G、第五PID閥8E和回壓閥22，電機(jī)12的輸出軸17通過傳送帶14與轉(zhuǎn)輪15傳動連接，速度傳感器13設(shè)在電機(jī)12的輸出軸17上，轉(zhuǎn)軸31與轉(zhuǎn)輪15同軸固定連接，轉(zhuǎn)軸31上設(shè)有U型的轉(zhuǎn)環(huán)33，推拉桿20的一端與轉(zhuǎn)環(huán)33鉸接，推拉桿20的另一端與活塞21連接，活塞21滑動連接在氣缸19內(nèi)，氣缸19的出口通過第四連接管34分別與氣囊16和第二儲水容器2B連接，第三氣體流量計5C設(shè)在臨近氣囊16的第四連接管34上，第三液體流量計6C設(shè)在臨近第二儲水容器2B的第四連接管34上；第七壓力傳感器7G、第五PID閥SE和速度傳感器13通過所述數(shù)據(jù)線24分別與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)III連接。
抽采模擬控制系統(tǒng)IV主要是模擬排采過程中外部能量系統(tǒng)的變化，為煤儲層模擬系統(tǒng)I提供負(fù)壓，使氣、水產(chǎn)出并對產(chǎn)量進(jìn)行計量。抽采模擬控制系統(tǒng)IV主要包括兩部分，一是提供動力的抽采裝置，由電機(jī)12的輸出軸17通過傳動帶14帶動轉(zhuǎn)軸31轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸31上轉(zhuǎn)環(huán)33通過推拉桿20來帶動活塞21在氣缸19中做往返式的活塞運(yùn)動，將通過滲透率測試系統(tǒng)II的氣和水排出，其中電機(jī)12轉(zhuǎn)速可根據(jù)實驗需求進(jìn)行調(diào)整，以模擬排采強(qiáng)度的變化，回壓閥22同時為保證排采過程中滲透率測試系統(tǒng)II壓降的連續(xù)性。二是收集計量裝置，氣囊16主要收集氣體，第三氣體流量計5C計量收集的氣量；第二儲水容器2B收集液體，并用第三液體流量計6C計量排采的水。數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)III為計算機(jī)23，實時監(jiān)控實驗過程。其中通過與煤儲層模擬系統(tǒng)I中的第一壓力傳感器7A、第二壓力傳感器7B、第三壓力傳感器7C、第一 PID閥8A、第二PID閥8B和第三PID閥8C進(jìn)行連接，通過計算機(jī)21設(shè)置第一 PID閥8A、第二 PID閥8B和第三PID閥SC的壓力值，實現(xiàn)對排采過程中的氣、水單相流或氣、水雙相流與不同儲層控制系統(tǒng)的產(chǎn)能控制。通過與滲透率測試系統(tǒng)II中第四壓力傳感器7D、第五壓力傳感器7E、第六壓力傳感器7F和第四PID閥8D進(jìn)行連接，通過設(shè)置使得氣液混合前后的壓力相等。通過與抽采模擬控制系統(tǒng)IV中速度傳感器13相連，實現(xiàn)對電機(jī)12轉(zhuǎn)速的監(jiān)控。本發(fā)明在工作使用時，采用以下步驟
(1)煤樣分組制備
根據(jù)實驗要求采集滲透性不同的煤樣，制成IOOmmX IOOmmX IOOmm立方體，并依滲透性高、中、低三個層次進(jìn)行組合分類，即每組煤樣中均含有滲透性高、中、低3個煤樣；(模擬儲層滲透性不同對啟動壓力梯度的影響)也可根據(jù)實驗?zāi)康牡牟煌x取滲透性近似的煤樣進(jìn)行分組，同樣每組為3個煤樣。(模擬排采距離對啟動壓力梯度的影響)
(2)氣密性檢查
按照圖1的示意連接管路，并向系統(tǒng)中注入少量氣體，檢查整個系統(tǒng)的氣密性。(3)分組設(shè)置
結(jié)合現(xiàn)場測井資料，選取3組(可根據(jù)實驗?zāi)康倪M(jìn)行變更)滲透性有對比性的煤樣，對每組煤樣分別進(jìn)行實驗。將每組煤樣按照滲透性由高到低的順序依次放置于三個高壓金屬缸9中，根據(jù)三個高壓金屬缸9中煤樣滲透性與測井排采資料，由啟動壓力梯度依次設(shè)置第三PID閥SC和第四PID閥8D。根據(jù)測井?dāng)?shù)據(jù)設(shè)定煤儲層的內(nèi)部氣壓、水壓能量系統(tǒng)，即依次設(shè)置第一氣體壓縮機(jī)3A與第一注水泵4A ;根據(jù)排采數(shù)據(jù)，依次設(shè)定第一 PID閥8A、第二PID閥8B第三PID閥8C和第四PID閥8D實現(xiàn)氣、水單雙相流的轉(zhuǎn)換。(4)滲透性測試設(shè)置
氣、水經(jīng)氣液分離器10分離后，根據(jù)第六壓力傳感器7F設(shè)定第二氣體壓縮機(jī)3B與第二注水泵4B功率使得第四壓力傳感器7D、第四壓力傳感器7E和第六壓力傳感器7F相等；當(dāng)氣、水經(jīng)過氣液混合器11從新混合，設(shè)定第五PID閥SE使得第七壓力傳感器7G與第六壓力傳感器7F相等，而后實時記錄實驗中第二氣體流量計5B、第二液體流量計6B與第六壓力傳感器7F的值。(5)實驗與數(shù)據(jù)收集記錄
分別對3組煤樣進(jìn)行實驗，打開煤儲層模擬系統(tǒng)I中所有的氣、水閥門，啟動抽采模擬系統(tǒng)IV中電機(jī)12，進(jìn)行實驗，實時收集記錄抽采模擬系統(tǒng)IV中第三氣體流量計5C計量的氣量，第三液體流量計6C計量的水量；滲透性測試系統(tǒng)II中第二氣體流量計5B計量的氣量與第二液體流量計6B計量的水量；數(shù)據(jù)匯總與計算機(jī)23，并由計算機(jī)23進(jìn)行實時監(jiān)控與記錄；改變電機(jī)12的轉(zhuǎn)速，記錄產(chǎn)量流量計第三氣體流量計5C計量的氣量，第三液體流量計6C計量的水量數(shù)據(jù)的變化，記錄滲透性測試系統(tǒng)II中第二氣體流量計5B計量的氣量與第二液體流量計6B計量的水量與第七壓力傳感器7G的變化，記錄煤儲層模擬系統(tǒng)I中各自第一氣體流量計5A、第一液體流量計6A、第一壓力傳感器7A、第二壓力傳感器7B、第三壓力傳感器7C、第四壓力傳感器7D和第五壓力傳感器7E的變化。(6)數(shù)據(jù)整理與分析
通過對電機(jī)12轉(zhuǎn)速、各系統(tǒng)中氣體流量計、液體流量計、壓力傳感器等測量裝置的數(shù)據(jù)記錄，分析排采強(qiáng)度(由速度傳感器13讀取)、煤儲層內(nèi)部能量(由氣體流量計、液體流量計和壓力傳感器)、排采不同階段、不同階段煤儲層組合等情況對排采產(chǎn)氣量與氣相、水相滲透性的影響。其中主要分析排采過程中氣、水流勢(由氣壓與水勢影響)對各自滲透性的影響；3個不同階段儲層氣、水的補(bǔ)給對其各自滲透性的影響；最終耦合分析排采強(qiáng)度、氣壓、水勢、儲層不同階段等對排采時產(chǎn)能的影響。
權(quán)利要求
1.煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置，其特征在于包括煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)，煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)順次通過管道連接，煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)分別通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置，其特征在于所述煤儲層模擬系統(tǒng)包括構(gòu)造相同的三個部分，每個部分均包括高壓金屬缸、高壓氣瓶、第一儲水容器、第一氣體壓縮機(jī)、第一氣管、第一水管、第一注水泵、第一氣體流量計、第一液體流量計、第一壓力傳感器、第一 PID閥、第二壓力傳感器和第二 PID閥，相鄰兩個高壓金屬缸之間通過第一連接管連接，高壓氣瓶通過第一氣管連接到第一連接管上，第一水管兩端分別與第一儲水容器和第一氣管連接，第一氣體壓縮機(jī)、第一氣體流量計、第一壓力傳感器、第一 PID閥沿氣流方向順次設(shè)在第一氣管上，第一注水泵、第一液體流量計、第二壓力傳感器和第二PID閥沿水流方向順次設(shè)在第一水管上，第一連接管上設(shè)有第三壓力傳感器和第三PID閥；第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第一 PID閥、第二 PID閥和第三PID閥通過所述數(shù)據(jù)線分別與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置，其特征在于所述滲透率測試系統(tǒng)包括氣液分離器、第二注水泵、第四壓力傳感器、第二液體流量計、第二氣體壓縮機(jī)、第五壓力傳感器、第二氣體流量計和氣液混合器，氣液分離器通過第二連接管與其中一個高壓金屬缸連接，第二連接管上設(shè)有第六壓力傳感器和第四PID閥，氣液分離器的出氣口與氣液混合器的進(jìn)口通過第二氣管連接，氣液分離器的出液口通過第二水管與第二氣管連接，第二氣體壓縮機(jī)、第五壓力傳感器、第二氣體流量計沿氣流方向順次設(shè)在第二氣管上，第二注水泵、第四壓力傳感器、第二液體流量計沿水流順次設(shè)在第二水管上；第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、第六壓力傳感器和第四PID閥通過所述數(shù)據(jù)線分別與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置，其特征在于所述抽采模擬控制系統(tǒng)包括電機(jī)、速度傳感器、轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)軸、氣缸、推拉桿、活塞、第二儲水容器、氣囊、第三氣體流量計和第三液體流量計，氣缸端部和側(cè)部分別設(shè)有進(jìn)口和出口，氣缸的進(jìn)口通過第三連接管與氣液混合器的出口連接，第三連接管上沿氣液流方向順次設(shè)有第七壓力傳感器、第五PID閥和回壓閥，電機(jī)的輸出軸通過傳送帶與轉(zhuǎn)輪傳動連接，速度傳感器設(shè)在電機(jī)的輸出軸上，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)輪同軸固定連接，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有U型的轉(zhuǎn)環(huán)，推拉桿的一端與轉(zhuǎn)環(huán)鉸接，推拉桿的另一端與活塞連接，活塞滑動連接在氣缸內(nèi)，氣缸的出口通過第四連接管分別與氣囊和第二儲水容器連接，第三氣體流量計設(shè)在臨近氣囊的第四連接管上，第三液體流量計設(shè)在臨近第二儲水容器的第四連接管上；第七壓力傳感器、第五PID閥和速度傳感器通過所述數(shù)據(jù)線分別與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)為計算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤層氣垂直井產(chǎn)氣量測試模擬裝置，包括煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)，煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)順次通過管道連接，煤儲層模擬系統(tǒng)、滲透率測試系統(tǒng)和抽采模擬控制系統(tǒng)分別通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)顯示控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明能夠綜合考慮排采強(qiáng)度、距離井口不同距離的壓力梯度、煤儲層滲透率、煤儲層能量等的不同導(dǎo)致的排采過程氣、水流動狀態(tài)，氣、水相對滲透率等的不同造成的產(chǎn)氣量的不同，并對各種不同情況下的產(chǎn)氣量進(jìn)行較準(zhǔn)確地計量，以便更好的了解這些參數(shù)對產(chǎn)氣量的影響程度。
文檔編號E21B47/00GK103015975SQ20121059172
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者倪小明, 王延斌, 張飛燕, 張崇崇, 李哲遠(yuǎn) 申請人:河南理工大學(xué)