[发明专利]产甲烷菌降解煤层残留胍胶兼具产气的实验装置及方法

权利要求书

1.产甲烷菌降解煤层残留胍胶兼具产气的实验装置，其特征在于：包括温度控制单元、生物甲烷代谢环境监测单元、储层伤害评价单元和产气评价单元；

温度控制单元包括恒温箱和智能恒温控制空调；恒温箱为顶部敞口的箱体，恒温箱顶部可拆卸密封连接有箱体密封盖，智能恒温控制空调安装在恒温箱一侧；生物甲烷代谢环境监测单元和产气评价单元位于恒温箱内；

生物甲烷代谢环境监测单元包括代谢反应容器和旋转式粘度计；代谢反应容器外型为长方体的密封箱体，代谢反应容器顶部开设有出气口、装煤口和插入口，代谢反应容器左侧壁设有取液管，取液管上设有取液阀，代谢反应容器右侧壁上从高到低依次设有循环液出口和循环液入口，代谢反应容器内设有不锈钢金属网板；旋转式粘度计安装在代谢反应容器顶部并通过插入口伸入到代谢反应容器内；装煤口处设有金属密封盖；

储层伤害评价单元包括电脑、加压油缸和渗透率测试机构；电脑和加压油缸位于恒温箱外部，渗透率测试机构位于恒温箱内部，渗透率测试机构与代谢反应容器连通；

产气评价单元包括集气瓶和集水瓶；集气瓶为密封瓶体，集气瓶通过第一玻璃导管与出气口连接，集气瓶通过第二玻璃导管与集水瓶连接；集气瓶内盛装有清水，第二玻璃导管一端伸入到清水的水面下，第二玻璃导管另一端伸入到集水瓶内，第一玻璃导管的一端位于清水的上方，第一玻璃导管上设有抽气针筒，抽气针筒与第一玻璃导管的连接处设有取气阀。

2.根据权利要求1所述的产甲烷菌降解煤层残留胍胶兼具产气的实验装置，其特征在于：渗透率测试机构位于恒温箱内，渗透率测试机构包括密封的加压室，加压室内自上而下依次设有加压油腔、加压钢板、上煤板、支撑剂充填层和下煤板，下煤板置放于加压室底部；加压钢板上设有位移传感器和压力传感器，位移传感器和压力传感器分别通过数据线与电脑数据连接；加压油缸通过第一油管与加压油腔连通；加压室左侧和右侧分别设有充填层进液口和充填层出液口，充填层进液口和充填层出液口相对设置且位于支撑剂充填层的左右两侧；

循环液入口通过第二油管与充填层进液口连接，循环液出口通过第三油管与充填层出液口连接；第二油管上沿液体流动方向依次设有动力泵、流量计和第一压力计，第三油管上设有第二压力计；充填层出液口处设有不锈钢金属滤网。

3.根据权利要求2所述的产甲烷菌降解煤层残留胍胶兼具产气的实验装置，其特征在于：代谢反应容器顶部设有位于旋转式粘度计与插入口之间的环氧树脂胶密封层。

4.根据权利要求3所述的产甲烷菌降解煤层残留胍胶兼具产气的实验装置，其特征在于：恒温箱内壁设有隔热层。

5.根据权利要求4所述的产甲烷菌降解煤层残留胍胶兼具产气的实验装置的实验方法：其特征在于：包括以下步骤：

（1）装填煤样及压裂液：通过装煤口将直径为0.2mm左右的煤颗粒平铺在代谢反应容器底部，然后将不锈钢金属网板放置在煤颗粒上部，将产甲烷菌富集压裂液的pH值调节至7，接着在产甲烷菌富集压裂液内加入胍胶，胍胶浓度为1％，然后将加有胍胶的产甲烷菌富集压裂液通过装煤口注入到代谢反应容器内，接着通过装煤口向代谢反应容器内通入氮气，氮气通入五分钟后停止，然后将金属密封盖盖住装煤口；

（2）监控压裂液粘度值：将旋转式粘度计的开关打开，旋转式粘度计的转子在压裂液内开始旋转，24h不停监控压裂液的粘度值μ；

（3）检查加压室的气密性以及观察位移传感器和压力传感器：启动加压油缸，此时根据位移传感器监测，电脑显示加压钢板的位移为零，在不放入上煤板、下煤板和支撑剂充填层的情况下检查加压室的气密性，若气密性良好，关闭加压油缸，重新依次放入下煤板、支撑剂充填层、上煤板和加压钢板，记录下放入支撑剂充填层的厚度s、长度L、宽度d，再次启动加压油缸，加载压力至8Mpa，并通过位移传感器和压力传感器分别记录加压钢板位移x和压力p的变化；

（4）恒温控制恒温箱：通过智能恒温控制空调将恒温箱内的温度控制在35℃，接着将箱体密封盖可拆卸密封设在恒温箱顶部；

（5）启动动力泵，代谢反应容器内的压裂液在动力泵的带动下经第二油管进入加压室内的支撑剂充填层，再从充填层出液口经第三油管进入代谢反应容器内，在动力泵的带动下，压裂液在加压室与代谢反应容器之间循环；

（6）恒温培养到四到五天后，通过集水瓶收集水量间接测量产气量，打开取气阀并通过抽气针筒抽取一定量气体，利用气相色谱仪测定气体成分，读取旋转式粘度计的粘度值μ，打开取液阀，收集少量压裂液并测定压裂液的pH值和Eh值；读取第一压力计的压力值P₁和第二压力计的压力值P₂，流量计的流量值q；

（7）计算压裂液在加压室流通支撑剂充填层的渗透率k= qμL/[(s-x)(P₁-P₂)d]，导流能力为：k(s-x)= qμL/[d(P₁-P₂)]，进而评价储层伤害；

（8）以后每隔五天测定一次产气量、气体成分、粘度值、pH值、Eh值和渗透率k，并由此判断利用产甲烷菌降解胍胶的产气效果和破胶效果。