[发明专利]煤层气分支井排采控制模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层气分支井排采控制模拟装置。

背景技术

我国煤层气资源非常丰富，最新一轮（2009年）全国油气资源评价结果显示，目前中国埋深2000米以浅煤层气地质资源量36.81万亿立方米，1500米以浅煤层气可采资源量10.9万亿立方米。煤层气资源量远远超过美国，但目前实际利用的煤层气产量却是微乎其微，其主要原因有两方面：一是我国煤层大多数是低孔、低渗、低压、低的流体渗流动能；二是开展不同开发技术的系列化试验研究力度不够，导致开发工程技术一直没有突破。

垂直井和水平井是目前地面煤层气开发的两种主要井型。煤层气垂直井钻井技术简单，技术成熟，对于我国大多数的低渗透煤层，常规直井开发技术永远摆脱不了“点”的局限性，通常以有限的井筒影响范围来设计钻井和完井方案以及储层改造措施。实际上煤层气的产出更要考虑“面”的影响，要综合考虑整个气藏范围内微裂隙分布规律、储层地应力场、流体渗流动力场的互动影响。多分支水平井正是利用面积快速排水降压来大规模提高产量，相比直井压裂技术，具有一定的优势。

目前的多分支水平井的水平段钻井后，一般未采取任何的防护措施（比如下筛管等），因煤层裂隙相对比较发育，弹性模量比较低，导致钻井结束后水平段的井眼很不稳定，很容易坍塌。当下入排采设备进行排采时，多分支水平井的供液面积相对比较大，且煤层是非均匀质较强的储层，而且由于分支数目比较多，压力传递变化规律比较复杂，造成各个分支中水的流出难以预测，增加了排采控制的难度。若排采时排采工作制度控制不当，很容易造成流出的水忽多忽少，造成煤储层中煤粉的移动，导致渗透率下降，影响后期的产气量；当煤层气井产气后，各个分支中压力传递半径的不统一，解吸半径的不同，导致其分支中产气量的不同，若排采工作制度不当，可能引起产气量忽大忽小，引起煤粉的移动，煤储层渗透率的变化，有些伤害甚至是致命的，可能导致后期不产气或产气很少。如何针对不同的水文地质条件、压力传递半径、解吸半径的不同、煤体结构等的不同，制定相对比较合理的排采工作制度，是维持较好的储层渗透性，提高分支井产气量的关键。

发明内容

本发明的目的是针对多分支水平井排采时压力传递变化复杂，产水量、产气量忽大忽小，排采难以控制的前提，研制出一种煤层气分支井排采控制模拟装置，模拟不同煤体结构、不同水文地质条件、不同渗透性、不同储层压力情况，以便查明不同储层地质条件情况下、不同排采工作制度下、排采时压力传递半径、产水量、产气量、煤粉等的变化，得出不同情况下相对合理的排采工作制度，尽量降低对储层的伤害，延长煤层气分支井的产气高峰，为提高多分支水平井产气量提供理论指导。

    为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种煤层气分支井排采控制模拟装置，包括主管路和至少两个分支管路，主管路的后端连接所有分支管路的前端，所有分支管路的后端连通后连接水压输入装置和/或气压输入装置，主管路和分支管路结构相同均为煤储层模拟管路，煤储层模拟管路上从前至后依次设有流量计、煤粉过滤装置和煤样容器。

所述煤样容器通过管子连接围压泵，管子上设有压力表，围压泵为用于向煤样容器内增加气压以模拟煤储层所受围压的气泵。

煤粉过滤装置包括带有进、出口的过滤容器，过滤容器内设滤网，滤网将过滤容器分成两腔室，过滤容器的进、出口分别位于滤网的两侧。

所述水压输入装置为水压输入管路，水压输入管路上从前至后依次设有压力传感器、PID调节阀、开关阀、注水泵和水箱。

主管路的前端连接用于模拟排采控制的抽气装置。

    所述气压输入装置为气压输入管路，气压输入管路上从前至后依次设有压力传感器、空气压缩机、PID调节阀、减压阀、开关阀和高压气瓶。

所有流量计、压力表以及压力传感器均连接计算机数据采集系统。

所述主管路的前端通过回压阀连接抽气缸，抽气缸再连接抽气装置，抽气缸的侧壁还分别通过两连接管分别连通有气囊和集水瓶，连接管上也均设有流量计。

所述抽气装置为柱塞式抽气装置，其包括滑动连接在抽气缸内的柱塞和连接柱塞的动力装置，所述煤样容器为胶套管。

所述高压气瓶中设置高压气体为CO₂或者N₂或者He或者瓦斯气体。