[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

说明书

技术领域

本发明属于煤层气开采领域，具体涉及一种产甲烷菌降解煤层残留胍胶兼具产气的实验装置及方法。

背景技术

我国煤层气资源丰富，居世界第三位，但煤储层的渗透率普遍偏低，多采用水力压裂进行渗透，压裂液对煤储层改造效果有重要影响，由于煤储层温度低，油气田常用的胍胶等压裂液存在破胶困难，储层伤害甚至抵消水力压裂效果，因此目前我国煤层气行业主要采用储层伤害较低的活性水压裂液。活性水压裂液粘度与清水差不多，支撑剂沉降速率大，无法被携带裂缝远端，主要滞积在近井地带，随着压裂液滤失，裂缝闭合导流能力急剧降低，同时煤储层的微裂隙比较发育，粘度低的活性水滤失严重，这就苛刻要求水力压裂必须大排量施工，从以上分析可知，胍胶的破胶问题是制约我国煤储层改造的主要因素，因此研究利用产甲烷菌降解胍胶和产气效果，这对解决我国煤储层压裂液面临的困难有重要工程意义，同时也可以拓宽煤层气生物工程研究的内涵。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种制作工艺简单、结构紧凑、成本低廉、实验性能高，能够验证产甲烷菌降解胍胶的同时产生甲烷等气体的产甲烷菌降解煤层残留胍胶兼具产气的实验装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：产甲烷菌降解煤层残留胍胶兼具产气的实验装置，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。

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。

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。

恒温箱内壁设有隔热层。

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：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；