專利名稱：煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤層氣勘探與開采行業(yè)，尤其涉及一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀。
背景技術(shù)：
目前煤層氣井大多采用水平技術(shù)、水力壓裂改造技術(shù)和多元?dú)怏w驅(qū)替技術(shù)提高氣井單井產(chǎn)量。但我國大部分煤層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)造煤發(fā)育，煤質(zhì)具有較脆、膠結(jié)性差、易碎和易坍塌等特點(diǎn)，開采過程中存在嚴(yán)重的產(chǎn)出煤粉現(xiàn)象。煤粉在煤層中的運(yùn)移可沉降堵塞滲流通道，使得煤層氣井遞減速度加快，甚至停產(chǎn)；煤粉運(yùn)移至井筒后或在井底堆積，或進(jìn)入排采管路，最終導(dǎo)致卡泵、埋泵等現(xiàn)象的發(fā)生，嚴(yán)重影響煤層氣開發(fā)進(jìn)程，降低煤層氣開采效益，因此合理控制和管理煤粉產(chǎn)出已經(jīng)成為煤層氣井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。在煤層氣井產(chǎn)出煤粉研究方面:首先，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤粉的來源存在很大爭(zhēng)議。部分學(xué)者認(rèn)為煤粉來源于鉆井過程中產(chǎn)生的巖屑及鉆頭鉆進(jìn)對(duì)圍巖所造成的破壞；部分學(xué)者認(rèn)為煤粉是儲(chǔ)層形成過程中受構(gòu)造地質(zhì)力作用而自身賦存在儲(chǔ)層中的；還有的學(xué)者認(rèn)為煤粉是由于增產(chǎn)措施(水力壓裂)對(duì)巖石的破壞而形成的，因此，煤粉來源存在很大爭(zhēng)議；其次，煤粉運(yùn)移通道、位置尚不清楚。有學(xué)者認(rèn)為煤粉可以在整個(gè)儲(chǔ)層內(nèi)部運(yùn)移，只要是壓力降波動(dòng)到的地方，都可以使得煤粉運(yùn)移；有學(xué)者認(rèn)為煤粉運(yùn)移僅僅能在裂縫運(yùn)移，而且只存在于近井地帶；其三，針對(duì)煤粉運(yùn)移影響因素，國內(nèi)外沒做實(shí)驗(yàn)過研究；其四，煤粉運(yùn)動(dòng)過程中是如何沉降和堵塞的？沉降、堵塞后對(duì)生產(chǎn)造成什么影響？國內(nèi)外學(xué)者也沒做過研究。目前國內(nèi)外缺乏一套專門模擬礦場(chǎng)近井條件下觀察、評(píng)價(jià)煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞等運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能夠用來分析、觀察煤層氣井煤粉來源，煤粉運(yùn)移通道，定量評(píng)價(jià)煤粉沉降、堵·塞對(duì)儲(chǔ)層滲透率及生產(chǎn)的影響，并確立排水采氣參數(shù)與產(chǎn)出煤粉之間的關(guān)系，為減少煤粉產(chǎn)出，降低設(shè)備磨損率，優(yōu)化排采制度提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。該設(shè)備可對(duì)煤粉的來源、影響煤粉運(yùn)移的因素、煤粉與排采制度之間的關(guān)系、煤粉運(yùn)移的通道、影響煤粉運(yùn)動(dòng)的因素與后果、單相、兩相滲流時(shí)煤粉運(yùn)動(dòng)行行為、產(chǎn)出煤粉和氣井產(chǎn)量之間的關(guān)系做出定量評(píng)價(jià)，可以觀察煤粉在巖心中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可探索煤粉運(yùn)移條件下的最優(yōu)排采制度，獲取最大資源利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，旨在解決目前國內(nèi)外缺乏一套專門模擬礦場(chǎng)近井條件下觀察、評(píng)價(jià)煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞等運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)設(shè)備的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，所述動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀包括:巖心驅(qū)替模塊，用于模擬礦場(chǎng)排水采氣單相、雙相流動(dòng)時(shí)提供驅(qū)替動(dòng)力；
抽真空模塊，與所述巖心驅(qū)替、巖心可視化夾持模塊連接，用于將可視化夾持模塊中巖樣抽成真空使得甲烷氣體充分和巖樣充分接觸吸附并用煤層地層水飽和模擬儲(chǔ)層水環(huán)境；可視化巖心夾持模塊，與所述巖心驅(qū)替模塊、計(jì)量模塊、圍壓模塊、回壓模塊、抽真空模塊、底水模擬模塊、顯微數(shù)碼影像模塊、計(jì)量模塊相連接，用于通過采用源自煤層的真實(shí)巖樣模擬不同滲透率、不同孔隙結(jié)構(gòu)下煤粉的產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞行為與巖心內(nèi)部壓力梯度、解析壓力、生產(chǎn)壓差、流速之間的關(guān)系；底水模擬模塊，與所述可視化巖心夾持模塊連接，用于模擬煤層氣氣井排水采氣過程中，煤層儲(chǔ)層底部含水情況；圍壓模擬模塊，與所述可視化巖心夾持器模塊連接，用于模擬礦場(chǎng)排水米氣時(shí)儲(chǔ)層圍巖所受圍壓變化情況，圍巖所受圍壓情況決定了巖石中孔隙結(jié)構(gòu)變形情況，孔隙結(jié)構(gòu)變形與煤層產(chǎn)氣、產(chǎn)水、產(chǎn)煤粉關(guān)系密切，流壓和圍壓共同決定了煤粉運(yùn)移情況；回壓模塊，與所述可視化巖心夾持模塊連接，回壓模塊與巖心驅(qū)替模塊共同模擬礦場(chǎng)排水采氣時(shí)井底流壓及動(dòng)液面變化情況，回壓模塊模擬氣井生產(chǎn)時(shí)井底流壓大小，井底流壓的大小與產(chǎn)氣、產(chǎn)水、產(chǎn)煤粉關(guān)系密切，通過控制井底流壓也可模擬排水采氣時(shí)氣井內(nèi)動(dòng)液面的變化對(duì)排水采氣的影響；計(jì)量模塊，與所述可視化巖心夾持器模塊連接，用于將自可視化巖心夾持器模塊所產(chǎn)生的氣、液、固三相流體通過特定的方式逐步分離，并自動(dòng)計(jì)量氣、液的產(chǎn)量,主要模擬礦場(chǎng)氣井分離計(jì)量裝置；顯微數(shù)碼影像分模塊，與所述可視化巖心夾持器模塊連接，用于拍攝巖樣表面照片或?qū)γ悍圻\(yùn)移行為進(jìn)行錄像，記錄煤粉產(chǎn)生位置、運(yùn)移通道及運(yùn)移后果；溫控及數(shù)據(jù) 采集模塊，用于通過對(duì)設(shè)備溫度的調(diào)控模擬儲(chǔ)層內(nèi)部實(shí)際溫度以及用于將可視化巖心夾持模塊進(jìn)出口壓力、巖心不同位置壓力分布情況、不同圍壓壓力、不同回壓壓力、不同分層內(nèi)流體流速、壓力梯度分布、計(jì)量系統(tǒng)得到的產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量通過傳感器及數(shù)據(jù)采集面板及時(shí)自動(dòng)記錄下來。進(jìn)一步，所述巖心驅(qū)替模塊包括恒速恒壓泵、單通控制閥、單向控制閥、地層水活塞容器、甲烷活塞容器、進(jìn)口端壓力傳感器、蒸餾水裝置；恒速恒壓泵開啟之后，蒸餾水經(jīng)過蒸餾水裝置由單向控制閥控制方向至單通控制閥，單通控制閥下面分別是甲烷活塞容器和地層水活塞容器，兩個(gè)活塞容器有兩個(gè)四個(gè)單通控制閥決定流體流向，進(jìn)口端壓力傳感器設(shè)置在巖心夾持器模塊進(jìn)口端，。進(jìn)一步，所述抽真空模包括真空緩沖容器、真空泵、第一放空閥，第二單通；真空泵與真空緩沖容器相連，真空緩沖容器與第一放空閥、第二單通相連，第二單通與可視化巖心夾持模塊進(jìn)口端連接。進(jìn)一步，所述可視化巖心夾持模塊包括可視化巖心夾持器、壓板、墊板、螺母組合、襯板、進(jìn)口孔、膠套、底水水槽、觀察玻璃、壓蓋、顯微鏡觀察窗、進(jìn)口端濾芯、出口端濾芯、巖心內(nèi)部壓力傳感器、底水進(jìn)水孔、出口端壓力傳感器；壓板中部有顯微觀察窗，墊板設(shè)置在所述壓板與觀察玻璃之間；墊板和觀察玻璃的外圍設(shè)置有兩個(gè)所述襯板，一個(gè)襯板設(shè)置在壓板下端，另一個(gè)設(shè)置在所述壓蓋上端；壓蓋內(nèi)部有中空部分，設(shè)置有所述巖心室、底水進(jìn)水孔、底水水槽、膠套、巖心內(nèi)部壓力傳感器、進(jìn)口端濾芯、出口端濾芯，其中進(jìn)口端濾芯與出口端濾芯分別設(shè)置在巖心室前端和末端，中空部分設(shè)置在觀察玻璃的下方；壓板通過雙頭螺栓與所述壓蓋固定連接；壓蓋前方設(shè)置有進(jìn)口孔，進(jìn)口孔與驅(qū)替模塊相連。進(jìn)一步，所述底水模擬模塊包括第二單通、底水活塞容器、底水驅(qū)替泵，底水壓力檢測(cè)傳感器；底水驅(qū)替泵與底水活塞容器相連，底水活塞容器與底水壓力傳感器和第二單通相連，第二單通與可視化巖心加持模塊底水孔進(jìn)口端相連；進(jìn)一步，所述圍壓模擬模塊包括自動(dòng)圍壓跟蹤泵，環(huán)壓壓力傳感器、第二放空閥；自動(dòng)環(huán)壓跟蹤泵與第二放空閥、環(huán)壓壓力傳感器相連，自動(dòng)環(huán)壓跟蹤泵與可視化巖心夾持模塊相連，自動(dòng)環(huán)壓跟蹤泵左邊是環(huán)壓壓力傳感器，下面是第二放空閥，上面連接可視化巖心夾持模塊；進(jìn)一步，所述回壓模塊包括回壓泵、回壓壓力傳感器、回壓閥；回壓閥與回壓泵、回壓壓力傳感器相連后，與可視化巖心夾持模塊出口端相接。進(jìn)一步,所述計(jì)量模塊包括:濾芯、雙向閥、氣液分離器、自動(dòng)氣體質(zhì)量流量計(jì)、電子天平；濾芯和雙向控制閥連接后與可視化巖心夾持器出口端連接，雙向控制閥連接氣液分離器，分液分離器與電子天平、自動(dòng)氣體質(zhì)量流量計(jì)相連，電子天平設(shè)置在氣液分離器的下面，自動(dòng)氣體質(zhì)量 流量計(jì)設(shè)置在氣液分離器的左邊。進(jìn)一步，所述顯微數(shù)碼影像分模塊包括顯微鏡、攝像機(jī)、顯微鏡與攝像機(jī)接口、內(nèi)置程控拍攝軟件的計(jì)算機(jī)；顯微鏡上面與顯微鏡與攝像機(jī)接口相接，下面對(duì)準(zhǔn)可視化巖心夾持模塊中的微觀觀察窗口 ；顯微與攝像機(jī)接口和攝像機(jī)相接、攝像機(jī)經(jīng)線路連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)置程控拍攝軟件。進(jìn)一步，所述所述驅(qū)替模塊、巖心夾持模塊、底水模擬模塊設(shè)置在溫控箱內(nèi)部；所述溫控及數(shù)據(jù)采集模塊包括七個(gè)壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集板設(shè)置于溫控箱外部并與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接；兩個(gè)壓力傳感器分布在可視化夾持模塊進(jìn)、出端，兩個(gè)設(shè)置在可視化巖心夾持器內(nèi)部，一個(gè)壓力傳感器設(shè)置在回壓模塊中，一個(gè)設(shè)置在圍壓模塊中，一個(gè)設(shè)置在底水模塊中。本發(fā)明提供的煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，首次設(shè)計(jì)、制造了一套可在室內(nèi)模擬煤層氣條件下儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)關(guān)于煤層氣煤粉研究物理模擬領(lǐng)域技術(shù)空白，為煤層氣提高采收率技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；首次采用底水進(jìn)水孔與水槽模擬底水變化情況；通過進(jìn)出口壓力差模擬排水采氣時(shí)井筒內(nèi)動(dòng)液面變化情況；該設(shè)備亦能模擬礦場(chǎng)煤巖所受圍壓壓力、井底壓力、溫度條件，更貼近儲(chǔ)層的實(shí)際情況；可以在實(shí)驗(yàn)時(shí)通過成像設(shè)備實(shí)時(shí)觀察煤粉的產(chǎn)生位置、堵塞、運(yùn)移情況；可開展不同壓力、不同流速、不同底水含量對(duì)煤粉的影響實(shí)驗(yàn)研究；計(jì)量模塊可對(duì)氣、液、固三相自動(dòng)分離，并實(shí)時(shí)記錄氣、液產(chǎn)出量；數(shù)據(jù)采集模塊可以將各個(gè)模塊的壓力、流速、產(chǎn)水、產(chǎn)氣數(shù)據(jù)全自動(dòng)記錄，實(shí)驗(yàn)過程實(shí)現(xiàn)了無人值守，具有記錄數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，穩(wěn)定性高，有著良好的推廣價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的可視化巖樣夾持器剖視結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供了煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀的結(jié)構(gòu)。為了便于說明僅僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。該煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀包括:巖心驅(qū)替模塊，用于模擬礦場(chǎng)排水采氣單相、雙相流動(dòng)階段提供流動(dòng)驅(qū)替動(dòng)力；抽真空模塊，與所述可視化巖心夾持模塊連接，用于將巖心驅(qū)替模塊中巖心抽成真空使得甲烷氣體充分和巖樣充分接觸吸附并用地層水飽和模擬儲(chǔ)層底水環(huán)境；可視化巖心夾持模塊，與所述巖心驅(qū)替模塊、計(jì)量模塊、圍壓模塊、回壓模塊、抽真空模塊、底水模擬模塊、顯微數(shù)碼影像模塊、計(jì)量模塊相連接，用于通過采用源自煤層的真實(shí)巖樣模擬煤粉的產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞行為與巖心內(nèi)部壓力梯度、解析壓力、不同生產(chǎn)壓差、不同流速之間的關(guān)系；底水模擬模塊，與所述可視化巖心夾持模塊連接，用于模擬煤層氣氣井排水采氣過程中，煤層儲(chǔ)層底部含水情況；圍壓模擬模塊，與所述可視化巖心夾持器模塊連接，用于模擬礦場(chǎng)排水米氣時(shí)儲(chǔ)層圍巖所受圍壓變化情況，圍巖所受圍壓情況決定了巖石中孔隙結(jié)構(gòu)變形情況，孔隙結(jié)構(gòu)變形與煤層產(chǎn)氣、產(chǎn)水、產(chǎn)煤粉關(guān)系密切，流壓和圍壓共同決定了煤粉運(yùn)移情況；回壓模塊，與所述可視化巖心夾持模塊連接，回壓模塊與巖心驅(qū)替模塊共同模擬礦場(chǎng)排水采氣時(shí)井底流壓及動(dòng)液面變化情況，回壓模塊模擬氣井生產(chǎn)時(shí)井底流壓大小，井底流壓的大小與產(chǎn)氣、產(chǎn)水、產(chǎn)煤粉關(guān)系密切，通過控制井底流壓也可模擬排水采氣時(shí)氣井內(nèi)動(dòng)液面的變化對(duì)排水采氣的影響；計(jì)量模塊，與所述可視化巖心夾持器模塊連接，用于將自可視化巖心夾持器模塊所產(chǎn)生的氣、液、固三相流體通過特定的方式逐步分離，并自動(dòng)計(jì)量氣、液的產(chǎn)量,主要模擬礦場(chǎng)氣井分離計(jì)量裝置；顯微數(shù)碼影像分模塊，與所述可視化巖心夾持器模塊連接，用于拍攝巖樣表面照片或?qū)γ悍圻\(yùn)移進(jìn)行錄像，記錄煤粉產(chǎn)生位置、運(yùn)移通道及運(yùn)移后果；

溫控及數(shù)據(jù)采集模塊，溫控用于模擬儲(chǔ)層內(nèi)部實(shí)際溫度，數(shù)據(jù)采集將巖心夾持進(jìn)、出口壓力、巖心不同位置壓力分布情況、不同圍壓壓力、不同回壓壓力、不同分層內(nèi)流體流速、壓力梯度分布、計(jì)量系統(tǒng)得到的產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量通過傳感器及數(shù)據(jù)采集面板及時(shí)自動(dòng)記錄下來。作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，巖心驅(qū)替模塊包括恒速恒壓泵、單通控制閥、單向控制閥、地層水活塞容器、甲烷活塞容器、進(jìn)口端壓力傳感器、蒸餾水裝置。單向閥門的主要功能在于控制給恒速恒壓泵供液并使得供給的液體不會(huì)反向流入蒸餾水中；恒速恒壓泵的主要功能在于為可視化巖心夾持提供動(dòng)力，通過恒速恒壓泵、單通控制閥、單向控制閥、地層水活塞容器、甲烷活塞容器、一個(gè)蒸餾水裝置控制可視化巖心夾持進(jìn)口端驅(qū)動(dòng)動(dòng)力大?。坏谝粏瓮ㄩy門的功能是決定流體流動(dòng)方向；地層水活塞容器和甲烷活塞容器是用于將泵入的流體通過活塞中間容器的活塞推進(jìn)器緩緩?fù)苿?dòng)容器中的流體經(jīng)進(jìn)入可視化巖心夾持器模塊；進(jìn)口壓力傳感器的主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可視化巖心加持器模塊進(jìn)口驅(qū)替端壓力大小。作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，抽真空模包括真空緩沖容器、真空泵、第一放空 閥，第一單通。真空泵的功能在于配合第一單通將可視化巖心夾持模塊中的巖樣抽真空；真空緩沖容器主要功能是防止可視化巖心加持模塊中流體直接流入真空泵對(duì)真空泵造成損壞；第一放空閥的功能是待抽真空完成后，將多余的壓力通過第一放空閥10釋放掉。
作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，可視化巖心夾持模塊包括可視化巖心夾持器、壓板、墊板、螺母組合、襯板、進(jìn)口孔、膠套、底水水槽、觀察玻璃、壓蓋、顯微鏡觀察窗、進(jìn)口端濾芯、出口端濾芯、巖心內(nèi)部壓力傳感器、底水進(jìn)水孔、出口端壓力傳感器。巖樣放入可視化巖心夾持器后，按照順序?qū)r心夾持器組裝起來，將此模塊與驅(qū)替模塊、抽真空模塊、圍壓模塊、回壓模塊、底水模擬模塊、顯微攝像模塊、計(jì)量模塊連接起來，抽真空模塊將可視化巖心夾持模塊中的巖樣抽真空飽和水，底水模擬模塊模擬地層含底水含量，圍壓模塊為夾持器中的巖樣提供圍壓，回壓模塊為巖樣提供回壓，驅(qū)替模塊提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，顯微攝像模塊實(shí)時(shí)記錄氣、液、固三相在巖樣孔隙結(jié)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)行為，計(jì)量模塊將可視化巖心夾持模塊流體的氣、液、固三相逐步分離并準(zhǔn)確計(jì)量。作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，底水模擬模塊包括第二單通、底水活塞容器、底水驅(qū)替泵；底水驅(qū)替泵為底水活塞容器提供驅(qū)動(dòng)壓力，通過第二單通控制進(jìn)入巖心驅(qū)替模塊模擬底水含量。作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，圍壓模擬模塊包括自動(dòng)圍壓跟蹤泵，環(huán)壓壓力傳感器、第二放空閥；作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，回壓模塊包括回壓泵、回壓壓力傳感器、回壓閥；回壓泵提供回壓的大小，回壓閥主要作用是當(dāng)回壓達(dá)到設(shè)定大小時(shí)，閥門自動(dòng)開啟，回壓壓力傳感器用于測(cè)量回壓的大小。作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，計(jì)量模塊包括:濾芯、雙向閥、氣液分離器、氣體質(zhì)量測(cè)量計(jì)、電子天平；濾芯的作用在于將煤粉提出留在過濾芯中；
氣液分離器能夠?qū)⒒旌现臍怏w和液體自動(dòng)分離；電子天平將分離后的液體自動(dòng)計(jì)量；氣體質(zhì)量測(cè)量計(jì)將氣體自動(dòng)計(jì)量。作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，顯微數(shù)碼影像分模塊包括顯微鏡、攝像機(jī)、顯微鏡與攝像機(jī)接口、內(nèi)置程控拍攝軟件的計(jì)算機(jī)；顯微鏡為1600倍的光學(xué)放大顯微鏡，可以觀察到巖樣表面微米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)；攝像機(jī)為300萬像素的成像攝像機(jī)，用于拍攝巖樣表面照片或?qū)γ悍圻\(yùn)移進(jìn)行錄像；程控拍攝軟件通過計(jì)算機(jī)直接控制拍攝參數(shù)，文件存貯、轉(zhuǎn)換等，全部操作過程在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)；分析軟件由全功能影象分析軟件IMAGEEX，可進(jìn)行面積形態(tài)和光密度分析；熒光圖像定量分析；細(xì)胞分析、生物芯片分析、顆粒計(jì)數(shù)分析；材料檢測(cè)；質(zhì)量QC，通過軟件系統(tǒng)可以將移動(dòng)的煤粉顆粒數(shù)、顆粒大小、質(zhì)量、移動(dòng)顆粒數(shù)所占面積大小，全部計(jì)算出來。作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，溫控及數(shù)據(jù)采集模塊包括溫控箱、七個(gè)壓力傳感器。以下結(jié)合圖2和圖3對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說明。驅(qū)替模塊主要由一臺(tái)恒速恒壓泵3、四個(gè)單通控制閥4、一個(gè)單向控制閥2、地層水活塞容器5、甲烷活塞容器6、一個(gè)進(jìn)口端壓力傳感器7、一個(gè)蒸餾水裝置I組成，巖心驅(qū)替模塊與可視化巖心加持 模塊緊密相連，其主要作用在于模擬礦場(chǎng)排水米氣單相、雙相流動(dòng)時(shí)提供流動(dòng)驅(qū)替動(dòng)力，此外此模塊和抽真空模塊配合可以對(duì)巖樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)初始準(zhǔn)備工作。蒸餾水裝置I的主要功能是為恒速恒壓泵提供凈化后的液體；單向閥門2的主要功能在于控制給恒速恒壓泵供液并使得供給的液體不會(huì)反向流入蒸餾水中；恒速恒壓泵3的主要功能在于為可視化巖心夾持提供動(dòng)力，通過恒速恒壓泵、單向控制閥、單通控制閥、地層水活塞容器、甲烷活塞容器、一個(gè)蒸餾水裝置控制可視化巖心夾持模塊進(jìn)口端驅(qū)動(dòng)動(dòng)力大??；第一單通4閥門的功能是決定流體流動(dòng)方向；地層水活塞容器5和甲烷活塞容器6則是模擬地下實(shí)際地層中儲(chǔ)層所含流體，盛滿甲烷或者煤層地層水，功能在于將泵入的流體通過活塞中間容器的活塞推進(jìn)器緩緩?fù)苿?dòng)容器中的流體經(jīng)進(jìn)入可視化巖心夾持器模塊；進(jìn)口壓力傳感器7的主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可視化巖心加持器模塊進(jìn)口驅(qū)替端壓力大?。粠r心驅(qū)替模塊的工作流程是:流體通過恒速恒壓泵3驅(qū)替泵受蒸餾水裝置I和單向閥門2控制分別進(jìn)入地層水活塞容器5或甲烷活塞容器6，而后經(jīng)過第一單通4在恒速恒壓泵3作用下將壓力傳遞使得活塞容器能夠平穩(wěn)推動(dòng)流體(甲烷或地層水)經(jīng)地層水活塞容器5或甲烷活塞容器6進(jìn)入可視化巖心加持模塊，進(jìn)口端壓力由進(jìn)口壓力傳感器7實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄；此模塊通過恒速恒壓泵3、地層水活塞容器5、甲烷活塞容器6模擬礦場(chǎng)排水采氣時(shí)流體單相流動(dòng)或者雙相流動(dòng)，和回壓模塊一同決定可視化模塊中巖樣所受壓差大小，可以觀察、模擬評(píng)價(jià)單相、雙相流動(dòng)條件下巖樣中煤粉與生產(chǎn)壓差、流速之間的關(guān)系，可模擬不同動(dòng)液面高度煤粉產(chǎn)生情況；抽真空模塊，主要作用是將可視化巖心夾持模塊中巖心抽成真空使得甲烷氣體充分和巖樣充分接觸吸附并用地層水飽和模擬儲(chǔ)層底水環(huán)境，此模塊由真空緩沖容器8、真空泵9、第一放空閥10組成，真空泵9的功能在于配合第一單通4將可視化巖心加持模塊中的巖樣抽真空，真空緩沖容器8的主要功能是防止可視化巖心加持模塊中流體直接流入真空泵9對(duì)真空泵9造成損壞，第一放空閥10的功能是待抽真空完成后，將壓力通過第一放空閥10釋放掉；整個(gè)模塊的工作流程為:設(shè)備檢查后，將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置所以器件關(guān)閉，同時(shí)將巖樣放入可視化巖心加持模塊并經(jīng)圍壓模塊加圍壓后，打開與真空泵9相連的第一單通4將巖樣抽真空24小時(shí)，然后關(guān)閉第一單通4并通過第一放空閥10放空后開啟蒸餾水裝置
1、單向閥門2、恒速恒壓泵3、第一單通4、甲烷活塞容器6使甲烷氣體進(jìn)入巖樣充分吸附48小時(shí)，而后關(guān)閉第一單通4、甲烷活塞容器6、第一單通4，打開單通27、底水活塞容器28、底水驅(qū)替泵29、底水泵壓力傳感器30使得底水進(jìn)入巖樣充分飽和48小時(shí)，而后關(guān)閉；可視化巖心加持模塊由可視化巖心夾持器11、壓板12、墊板13、螺母組合14、襯板15、進(jìn)口孔16、膠套17、底水水槽18、觀察玻璃19、壓蓋20、顯微鏡觀察窗21、進(jìn)口端濾芯22、出口端濾芯23、巖心內(nèi)部壓力傳感器24、底水進(jìn)水孔25、出口端壓力傳感器26構(gòu)成，其主要功能是通過采用源自煤層的真實(shí)巖樣模擬不同滲透率，不同孔隙結(jié)構(gòu)下煤粉的產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞行為與巖心內(nèi)部壓力梯度、解析壓力、不同生產(chǎn)壓差、不同流速之間的關(guān)系，此模塊與程控和顯微數(shù)碼影像分模塊結(jié)合，便可以在計(jì)算機(jī)上面將實(shí)驗(yàn)驅(qū)替時(shí)巖樣中煤粉的運(yùn)動(dòng)行為或照相或攝像實(shí)時(shí)記錄下來，人們可以通過計(jì)算機(jī)屏幕觀察煤粉的來源，可以直觀的觀察在不同的排采條件、不同的壓力、不同流速、單、雙相條件下煤粉的啟動(dòng)、煤粉的運(yùn)移、煤粉的沉降、煤粉的堵塞，可以觀察煤粉運(yùn)動(dòng)與煤巖孔隙結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，亦可以觀察煤粉、氣、水之間相互作用行為。可視化巖心夾持器由一個(gè)模擬底水進(jìn)水孔25、一個(gè)環(huán)壓孔、一個(gè)進(jìn)口端、一個(gè)出口端，兩個(gè)巖心內(nèi)部壓力傳感器24、一個(gè)進(jìn)口端濾芯22、一個(gè)出口端濾芯23、一個(gè)壓板12、一個(gè)墊板13、十二個(gè)螺母14組合、兩個(gè)襯板15、一個(gè)巖樣膠套17、一個(gè)底水水槽18、觀察玻璃19、一個(gè)壓蓋20、4個(gè)顯示器觀察窗口 21組成，具體結(jié)構(gòu)圖見附圖2，可視化巖心加持模塊可以承受SOMPa壓力、120攝氏度溫度，可以模擬煤層氣井井底真實(shí)溫度壓力，底水進(jìn)水孔25下部和底水模擬模塊相連，底水進(jìn)水孔25上部與底水水槽18相接；環(huán)壓孔與圍壓模塊相連；進(jìn)口端與驅(qū)替模塊相接；出口端與回壓模塊、計(jì)量模塊相連；進(jìn)口端濾芯22設(shè)置在進(jìn)口端和巖樣之間，防止地層水或者甲烷氣體中雜質(zhì)進(jìn)入巖心，堵塞孔隙結(jié)構(gòu)，影響原始滲透性，出口端濾芯23設(shè)置在巖樣與出口端之間，防止實(shí)驗(yàn)過程中巖樣中產(chǎn)生的大顆粒進(jìn)入管線導(dǎo)致管線堵塞；底水水槽18上面是巖心室，可容納長(zhǎng)10厘米、寬10厘米、厚度2.5厘米的煤巖巖板；膠套17則設(shè)置在底水水槽18和壓蓋20之間，作用在于卡持巖心并傳遞壓力，加載圍壓時(shí)，壓力通過液壓油使膠套17變形使得膠套17緊緊卡持住巖樣，防止實(shí)驗(yàn)過程中松動(dòng)等；可視化巖心夾持模塊的橫側(cè)面均勻分布著兩個(gè)巖心內(nèi)部壓力傳感器24，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過程中巖樣內(nèi)部不同位置壓力梯度變化；此模塊的工作流程為:流體自地層水活塞容器5或甲烷活塞容器6進(jìn)入進(jìn)口端后經(jīng)可視化巖心夾持器11達(dá)到出口，在此過程中通過圍壓模塊對(duì)巖樣施加圍壓，通過進(jìn)口泵和回壓模塊模擬井底流壓及井筒中動(dòng)液面高低，通過該底水模塊模擬、控制各個(gè)儲(chǔ)層巖樣底水含量，通過計(jì)量模塊監(jiān)測(cè)流出的氣、水、煤粉；底水模擬模塊由第二單通27、底水活塞容器28、底水驅(qū)替泵29與底水泵壓力傳感器30組成，其功能在于模擬煤層氣氣井排水采氣過程中，煤層儲(chǔ)層底部含水情況。底水驅(qū)替泵29為底水活塞容器28提供驅(qū)動(dòng)壓力，通過第二單通27控制進(jìn)入可視化巖心夾持模塊模擬底水含量；底水活塞容器28則盛滿煤層真實(shí)底層水樣；底水模塊的壓力監(jiān)測(cè)由底水泵壓力傳感器30實(shí)時(shí)記錄；底 水模擬模塊工作流程為:煤樣底部含水量大小通過底水活塞容器28經(jīng)第二單通27緩緩進(jìn)入底水進(jìn)水孔25，而后在底水水槽18中聚集，在底水驅(qū)替泵29提供的壓力作用下向巖心上部均勻推進(jìn)；圍壓模擬模塊，由一個(gè)自動(dòng)圍壓跟蹤泵31，一個(gè)環(huán)壓壓力傳感器32、一個(gè)第二放空閥33組成，圍壓模塊模擬礦場(chǎng)排水采氣時(shí)儲(chǔ)層圍巖所受圍壓變化情況，圍巖所受圍壓情況決定了巖石中孔隙結(jié)構(gòu)變形情況，結(jié)構(gòu)變形情況與產(chǎn)氣、產(chǎn)水、產(chǎn)煤粉關(guān)系密切，煤粉的運(yùn)移從根本上受制于煤層孔隙結(jié)構(gòu)在不同圍壓下的形態(tài)。圍壓模塊中自動(dòng)圍壓跟蹤泵31為可視化巖心夾持器模塊提供圍壓，環(huán)壓壓力傳感器32則實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圍壓的數(shù)值，其工作流程是:自動(dòng)圍壓跟蹤泵31將圍壓傳遞至可視化巖心夾持模塊的可視化巖心夾持器11、壓板12之間使得膠套17變形產(chǎn)生圍壓，進(jìn)而模擬煤巖所受應(yīng)力情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過第二放空閥33對(duì)圍壓經(jīng)行卸載；回壓模塊由回壓泵34、回壓壓力傳感器35、回壓閥36組成，回壓模塊與驅(qū)替模塊共同模擬礦場(chǎng)排水采氣時(shí)井底流壓及動(dòng)液面變化情況，回壓模塊模擬氣井生產(chǎn)時(shí)井底流壓大小，井底流壓的大小與產(chǎn)氣、產(chǎn)水、產(chǎn)煤粉關(guān)系密切，通過控制井底流壓也可模擬排水采氣時(shí)，氣井內(nèi)動(dòng)液面的變化對(duì)排水采氣的影響?；貕耗K中回壓泵34提供回壓的大小，回壓閥36主要作用是當(dāng)回壓達(dá)到設(shè)定大小時(shí)，閥門自動(dòng)開啟，回壓閥36停止工作，可視化巖心夾持器11驅(qū)替出的流體進(jìn)入計(jì)量模塊，小于設(shè)定的回壓數(shù)值時(shí)，閥門自動(dòng)閉合，回壓閥36開始工作將回壓加載至設(shè)定數(shù)值后自動(dòng)停止，此時(shí)流體可視化巖心夾持器11中所產(chǎn)生流體不進(jìn)入計(jì)量系統(tǒng)，回壓的大小由回壓壓力傳感器35瞬時(shí)測(cè)定。其工作流程是:回壓閥36控制回壓泵34所產(chǎn)生的壓力大小，而數(shù)值的產(chǎn)生則有回壓壓力傳感器35記錄，回壓模塊與驅(qū)替進(jìn)口壓力的差值決定了巖樣中收受壓差大小，壓差模擬氣井生產(chǎn)時(shí)井底壓力大小，壓力大小和煤粉密切相關(guān)；計(jì)量模塊，由濾芯37、雙向閥38、氣液分離器39、氣體質(zhì)量流量計(jì)40、電子天平41組成，其功能在于將自可視化巖心夾持器11模塊所產(chǎn)生的氣、液、固三相流體通過特定的方式逐步分離，并自動(dòng)計(jì)量氣、液的產(chǎn)量，此模塊主要模擬礦場(chǎng)氣井分離計(jì)量裝置。流體自巖心出口端流出后，可能包含煤粉，濾芯37的作用在于將煤粉提出留在過濾芯中，氣液分離器39，能夠?qū)⒒旌现臍怏w和液體自動(dòng)分離,分離后的液體由電子天平41自動(dòng)計(jì)量，氣體則由氣體質(zhì)量流量計(jì)40自動(dòng)計(jì)量。其工作流程在于:具體方式是氣、液、固混合流體自可視化巖心夾持模塊出口流出后，先通過圓形煤粉收集器將巖心中產(chǎn)生的煤粉粉塵收集起來，而后氣液兩相通過氣液分離器39自動(dòng)分離成液相和氣相，氣相通過自動(dòng)氣體質(zhì)量流量計(jì)40測(cè)量，液體質(zhì)量通過電子天平41監(jiān)測(cè)。顯微數(shù)碼影像分模塊由顯微鏡42、攝像機(jī)44、顯微鏡與攝像機(jī)接口 43、內(nèi)置程控拍攝軟件的計(jì)算機(jī)45組成,顯微42為1600倍的光學(xué)放大顯微鏡,可以觀察到巖樣表面微米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)；攝像機(jī)44為300萬像素的成像攝像機(jī)，用于拍攝巖樣表面照片或?qū)γ悍圻\(yùn)移進(jìn)行錄像；程控拍攝軟件45通過計(jì)算機(jī)直接控制拍攝參數(shù)，文件存貯、轉(zhuǎn)換等，全部操作過程在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)；分析軟件由全功能影象分析軟件IMAGEEX，可進(jìn)行面積形態(tài)和光密度分析；熒光圖像定量分析；細(xì)胞分析、生物芯片分析、顆粒計(jì)數(shù)分析；材料檢測(cè)；質(zhì)量QC，通過軟件系統(tǒng)可以將移動(dòng)的煤粉顆粒數(shù)、顆粒大小、質(zhì)量、移動(dòng)顆粒數(shù)所占面積大小，全部計(jì)算出來。

溫控及數(shù)據(jù)采集模塊，由一個(gè)溫控箱46、七個(gè)壓力傳感器構(gòu)成，主要功能是模擬儲(chǔ)層內(nèi)部實(shí)際溫度并將可視化巖心夾持模塊進(jìn)、出口壓力、巖心不同位置壓力分布情況、不同圍壓壓力、不同回壓壓力、不同分層內(nèi)流體流速、壓力梯度分布、計(jì)量系統(tǒng)得到的產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量通過傳感器及數(shù)據(jù)采集面板及時(shí)自動(dòng)記錄下來，為使用數(shù)據(jù)分析軟件處理數(shù)據(jù)打下基礎(chǔ)，具有計(jì)量準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。下面結(jié)合設(shè)備煤層氣煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞高溫高壓動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。1.原煤巖制備:從井下取上來的煤塊在地面封蠟后帶回實(shí)驗(yàn)室，用煤樣切割機(jī)沿垂直于煤樣鉆取方向保持勻速緩慢切割，以保證煤樣中的原層位物性參數(shù)不變，然后在打磨機(jī)上將切割的煤樣緩慢磨成實(shí)驗(yàn)規(guī)格煤樣；2.設(shè)備檢查:將標(biāo)準(zhǔn)的鋼制巖樣放入巖心夾持器，并將七個(gè)模塊系統(tǒng)打開，運(yùn)行I 2個(gè)小時(shí)，檢測(cè)設(shè)備各個(gè)部件的密封性、運(yùn)行情況、及傳感器的校對(duì)是否正確；3.開啟溫控及數(shù)據(jù)采集模，開啟進(jìn)口端壓力傳感器7、巖心內(nèi)部壓力傳感器24、出口端壓力傳感器26、底水泵壓力傳感器30、環(huán)壓壓力傳感器32，通過溫控箱46加熱至煤層氣地層溫度，并在實(shí)驗(yàn)過程中保持溫度不變。各類傳感器一直開啟，保證能夠及時(shí)檢測(cè)到各個(gè)部位的數(shù)據(jù)；4.抽真空、吸附、模擬原始底水:①確保整個(gè)設(shè)備能夠正確運(yùn)行后，將已經(jīng)打磨好的煤層巖樣放入可視化巖心夾持器11中，然后關(guān)閉第一單通4、雙向閥38，開啟真空緩沖容器8、真空泵9及巖心進(jìn)口路線上面的第一單通4，抽真空24小時(shí)后關(guān)閉抽真空模塊，然后開啟蒸餾水裝置1、單向閥門2、恒速恒壓泵3及第一單通4、甲烷活塞容器6、第一單通4線路，將甲烷通過I極其緩慢注入可視化巖心夾持器11中，注入時(shí)間為48小時(shí)，壓力必須緩慢推動(dòng)甲烷活塞容器6緩緩進(jìn)入可視化巖心夾持器11，在此過程中將可視化巖心夾持器中的口端壓力傳感器7、巖心內(nèi)部壓力傳感器24、出口端壓力傳感器26、底水泵壓力傳感器30、環(huán)壓壓力傳感器32打開，及時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄巖心中圍壓、流壓的變化，而后關(guān)閉與第一單通4、甲烷活塞容器6、第一單 通4線路；②將與單通27、底水活塞容器28、底水驅(qū)替泵29、底水泵壓力傳感器30、蒸餾水裝置1、單向閥門2、恒速恒壓泵3、第一單通4、地層水活塞容器5、第一單通4管路打開，再以極低的速度緩緩注入煤層地層水及儲(chǔ)層底水，直至可視化巖心夾持器11中的壓力與煤層氣儲(chǔ)層初始?jí)毫ο嗤瑫r(shí)，停止注入，關(guān)閉第一單通4、地層水活塞容器5、第一單通4，關(guān)閉27、底水活塞容器28、底水驅(qū)替泵29、底水泵壓力傳感器30管路；5.開啟圍壓模塊，分別開啟自動(dòng)環(huán)壓跟蹤泵31、環(huán)壓壓力傳感器32、第二放空閥33將巖心圍壓升至地層開采時(shí)，煤層煤巖實(shí)際所受圍壓大小，然后停止；6.開啟回壓模塊，開啟回壓泵34、回壓壓力傳感器35、回壓閥36、濾芯37、雙向閥38，通過控制回壓壓力大小，模擬實(shí)際礦場(chǎng)井底流壓，模擬礦場(chǎng)動(dòng)液面高度、與驅(qū)替模塊配合模擬儲(chǔ)層壓差差異對(duì)煤粉運(yùn)移的影響；7.開啟計(jì)量模塊，開啟濾芯37、雙向閥38、氣液分離器39、氣體質(zhì)量測(cè)量計(jì)40、電子天平41，將自巖心夾持器出口端流體的混合流體通過不同的部件分離計(jì)量，并時(shí)刻關(guān)注壓力傳感器所記錄數(shù)值的變化；8.不同因素觀察、評(píng)價(jià)煤粉運(yùn)移，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康拈_啟驅(qū)替模塊、底水模擬模塊或調(diào)節(jié)回壓壓力值大小，分別評(píng)價(jià)儲(chǔ)層壓力梯度變化時(shí)、動(dòng)液面高度變化時(shí)、流速改變時(shí)、單相時(shí)、兩相流動(dòng)時(shí)煤粉運(yùn)移情況，及評(píng)價(jià)煤粉運(yùn)移對(duì)排水采氣的影響；9.實(shí)驗(yàn)結(jié)束；10.計(jì)量煤粉量；11.數(shù)據(jù)分析；12撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。以 上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀包括 巖心驅(qū)替模塊，用于模擬礦場(chǎng)排水采氣單相、雙相流動(dòng)時(shí)提供驅(qū)替動(dòng)力； 抽真空模塊，與所述巖心驅(qū)替模塊、巖心可視化夾持模塊連接，用于將可視化夾持模塊中巖樣抽成真空使得甲烷氣體充分和巖樣充分接觸吸附并用煤層地層水飽和模擬儲(chǔ)層水環(huán)境； 可視化巖心夾持模塊，與所述巖心驅(qū)替模塊相連接，用于通過采用源自煤層的真實(shí)巖樣模擬不同滲透率、不同孔隙結(jié)構(gòu)下煤粉的產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞行為與巖心內(nèi)部壓力梯度、解析壓力、生產(chǎn)壓差、流速之間的關(guān)系； 底水模擬模塊，與所述可視化巖心夾持模塊連接，用于模擬煤層氣氣井排水采氣過程中，煤層儲(chǔ)層底部含水情況； 圍壓模塊，與所述可視化巖心夾持器模塊連接，用于模擬礦場(chǎng)排水采氣時(shí)儲(chǔ)層圍巖所受圍壓變化情況； 回壓模塊，與所述可視化巖心夾持模塊連接，用于與可視化巖心夾持模塊共同模擬礦場(chǎng)排水采氣時(shí)井底流壓及動(dòng)液面變化情況； 計(jì)量模塊，與所述可視化巖心夾持器模塊連接，用于將自可視化巖心夾持器模塊所產(chǎn)生的氣、液、固三相流體通過特定的方式逐步分離，并自動(dòng)計(jì)量氣、液的產(chǎn)量； 顯微數(shù)碼影像分模塊，與所述可視化巖心夾持器模塊連接，用于拍攝巖樣表面照片或?qū)γ悍圻\(yùn)移行為進(jìn)行錄像，記錄煤粉產(chǎn)生位置、運(yùn)移通道及運(yùn)移后果； 溫控及數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過對(duì)設(shè)備溫度的調(diào)控模擬儲(chǔ)層內(nèi)部實(shí)際溫度以及用于將可視化巖心夾持模塊進(jìn)出口壓力、巖心不同位置壓力分布情況、不同圍壓壓力、不同回壓壓力、不同分層內(nèi)流體流速、壓力梯度分布、計(jì)量系統(tǒng)得到的產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量通過傳感器及數(shù)據(jù)采集面板及時(shí)自動(dòng)記錄下來。
2.如權(quán)利要求I所述的煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述巖心驅(qū)替模塊包括恒速恒壓泵、單通控制閥、單向控制閥、地層水活塞容器、甲烷活塞容器、進(jìn)口端壓力傳感器、蒸餾水裝置； 恒速恒壓泵開啟之后，蒸餾水經(jīng)過蒸餾水裝置由單向控制閥控制方向至單通控制閥，單通控制閥下面分別是甲烷活塞容器和地層水活塞容器，兩個(gè)活塞容器有兩個(gè)四個(gè)單通控制閥決定流體流向，進(jìn)口端壓力傳感器設(shè)置在巖心夾持器模塊進(jìn)口端。
3.如權(quán)利要求I所述的煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述抽真空模包括真空緩沖容器、真空泵、第一放空閥，第二單通； 真空泵與真空緩沖容器相連，真空緩沖容器與第一放空閥、第二單通相連，第二單通與可視化巖心夾持模塊相接。
4.如權(quán)利要求I所述的煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述可視化巖心夾持模塊包括可視化巖心夾持器、壓板、墊板、螺母組合、襯板、進(jìn)口孔、膠套、底水水槽、觀察玻璃、壓蓋、顯微鏡觀察窗、進(jìn)口端濾芯、出口端濾芯、巖心內(nèi)部壓力傳感器、底水進(jìn)水孔、出口端壓力傳感器； 壓板中部設(shè)有顯微觀察窗，墊板設(shè)置在所述壓板與觀察玻璃之間；墊板和觀察玻璃的外圍設(shè)置有兩個(gè)所述襯板，一個(gè)襯板設(shè)置在壓板下端，另一個(gè)設(shè)置在所述壓蓋上端；壓蓋內(nèi)部有中空部分，設(shè)置有所述巖心室、底水進(jìn)水孔、底水水槽、膠套、巖心內(nèi)部壓力傳感器、進(jìn)口端濾芯、出口端濾芯，其中進(jìn)口端濾芯與出口端濾芯分別設(shè)置在巖心室前端和末端，中空部分設(shè)置在觀察玻璃的下方；壓板通過雙頭螺栓與所述壓蓋固定連接；壓蓋前方設(shè)置有進(jìn)口孔，進(jìn)口孔與驅(qū)替模塊相連。
5.如權(quán)利要求I所述的一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述底水模擬模塊包括第二單通、底水活塞容器、底水驅(qū)替泵，底水壓力檢測(cè)傳感器； 底水驅(qū)替泵與底水活塞容器相連，底水活塞容器與底水壓力傳感器和第二單通相連，第二單通與可視化巖心夾持模塊底水孔進(jìn)口端相接。
6.如權(quán)利要求I所述的一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述圍壓模擬模塊包括自動(dòng)圍壓跟蹤泵，環(huán)壓壓力傳感器、第二放空閥； 自動(dòng)環(huán)壓跟蹤泵與第二放空閥、環(huán)壓壓力傳感器相連，自動(dòng)環(huán)壓跟蹤泵與可視化巖心夾持模塊相連，自動(dòng)環(huán)壓跟蹤泵左邊是環(huán)壓壓力傳感器，下面是第二放空閥，上面連接可視化巖心夾持模塊。
7.如權(quán)利要求I所述的一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述回壓模塊包括回壓泵、回壓壓力傳感器、回壓閥； 回壓閥與回壓泵、回壓壓力傳感器相連后，與可視化巖心夾持模塊出口端相接。
8.如權(quán)利要求I所述的一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述計(jì)量模塊包括濾芯、雙向閥、氣液分離器、自動(dòng)氣體質(zhì)量流量計(jì)、電子天平； 濾芯和雙向控制閥連接后與可視化巖心夾持器出口端連接，雙向控制閥連接氣液分離器，分液分離器與電子天平、自動(dòng)氣體質(zhì)量流量計(jì)相連，電子天平設(shè)置在氣液分離器的下面，自動(dòng)氣體質(zhì)量流量計(jì)設(shè)置在氣液分離器的左邊。
9.如權(quán)利要求I所述的一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述顯微數(shù)碼影像分模塊包括顯微鏡、攝像機(jī)、顯微鏡與攝像機(jī)接口、內(nèi)置程控拍攝軟件的計(jì)算機(jī)； 顯微鏡上面與顯微鏡與攝像機(jī)接口相接，下面對(duì)準(zhǔn)可視化巖心夾持模塊中的微觀觀察窗口 ；顯微與攝像機(jī)接口和攝像機(jī)相接、攝像機(jī)經(jīng)線路連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)置程控拍攝軟件。
10.如權(quán)利要求I所述的一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，其特征在于，所述驅(qū)替模塊、巖心夾持模塊、底水模擬模塊設(shè)置在溫控箱內(nèi)部； 所述溫控及數(shù)據(jù)采集模塊包括七個(gè)壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集板設(shè)置于溫控箱外部并與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接；兩個(gè)壓力傳感器分布在可視化夾持模塊進(jìn)、出端，兩個(gè)設(shè)置在可視化巖心夾持器內(nèi)部，一個(gè)壓力傳感器設(shè)置在回壓模塊中，一個(gè)設(shè)置在圍壓模塊中，一個(gè)設(shè)置在底水模塊中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀，包括巖心驅(qū)替模塊、抽真空模塊、可視化巖心夾持模塊、底水模擬模塊、圍壓模塊、回壓模塊、計(jì)量模塊、顯微數(shù)碼影像分模塊、溫控及數(shù)據(jù)采集模塊；該動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)儀模擬礦場(chǎng)近井條件下觀察、評(píng)價(jià)煤層氣儲(chǔ)層煤粉產(chǎn)生、運(yùn)移、沉降、堵塞等運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能夠用來分析、觀察煤層氣井煤粉來源，煤粉運(yùn)移通道，定量評(píng)價(jià)煤粉沉降、堵塞對(duì)儲(chǔ)層滲透率及生產(chǎn)的影響，并確立排水采氣參數(shù)與產(chǎn)出煤粉之間的關(guān)系，為減少煤粉產(chǎn)出，降低設(shè)備磨損率，優(yōu)化排采制度提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)；可以觀察煤粉在巖心中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，探索煤粉運(yùn)移條件下的最優(yōu)排采制度，獲取最大資源利用率。
文檔編號(hào)E21B49/00GK103256045SQ20131005532
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者彭小龍, 王銘偉, 杜志敏, 王可可, 孫晗森, 張平, 吳翔, 莫非, 張燕 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)