[发明专利]一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置及方法

权利要求书

1.一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置，其特征在于：所述煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置包括承载台、动力加载机构、煤储层模拟机构、气体回收机构及数据采集装置，其中所述承载台包括承载机架、作业台及操控台，其中承载机架为轴线与水平面垂直分布的框架结构，其上端面与作业台连接并同轴分布，侧表面与至少一个操控台相互连接，所述煤储层模拟机构通过至少三个定位夹具与作业台连接，其轴线与水平面平行分布，所述动力加载机构、气体回收机构及数据采集装置均与承载机架连接，并分别与煤储层模拟机构相互连接，且动力加载机构、气体回收机构间通过煤储层模拟机构连通，所述数据采集装置另设至少一个操控界面，且所述操控界面均与操控台上端面连接，且所述动力加载机构、煤储层模拟机构、气体回收机构均与数据采集装置电气连接；所述动力加载机构包括承载腔、围压囊袋、轴压囊袋、氦气瓶、甲烷气瓶、加压泵、围压泵、轴压泵、高压通气管线、控制阀、单向阀、压力表及流量计，所述承载腔为柱状密闭腔体结构，并包覆在煤储层模拟机构外侧，承载腔轴线与水平面平行分布并通过定位夹具与作业台连接，所述承载腔一端设导流口，并通过导流口与气体回收机构连通，所述围压囊袋为与承载腔同轴分布的空心管状结构，并与承载腔侧壁内表面连接，且围压囊袋长度不小于承载腔长度的80%，所述轴压囊袋共两个，嵌于承载腔内并与承载腔同轴分布，且两轴压囊袋分别与承载腔两端面端头内侧面连接，所述氦气瓶、甲烷气瓶、加压泵、围压泵及轴压泵均与承载机架连接并嵌于承载机架内，其中所述氦气瓶、甲烷气瓶相互并联，并分别通过加压泵与至少一条高压通气管线连通，各高压通气管线相互并联并分别通过单向阀与煤储层模拟机构连通，且加压泵与单向阀之间的高压通气管线上均设一个流量计，所述氦气瓶、甲烷气瓶与加压泵间通过控制阀连通，且控制阀位置处另设一个压力表，所述高压通气管线中，一条与氦气瓶连接的高压通气管线和一条与甲烷气瓶连接的高压通气管线构成一个作业组，所述作业组至少三个，各作业组相互并联并与煤储层模拟机构相互连通，且各作业组沿煤储层模拟机构轴线方向均布，作业组轴线与煤储层模拟机构轴线垂直分布，所述围压囊袋通过导流管与围压泵连通，两轴压囊袋分别通过导流管与轴压泵连通，且围压囊袋、轴压囊袋与导流管连接位置处均设一个压力表，所述控制阀、单向阀、压力表及流量计均位于承载腔外，所述加压泵、围压泵、轴压泵、控制阀、单向阀、压力表及流量计均与数据采集装置电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置，其特征在于：所述煤储层模拟机构包括外相似材料、内相似材料、弹性隔离圈、压力感应片、气口及分段储层气体产出量测试机构，所述内相似材料为圆柱体结构，所述外相似材料为与内相似材料同轴分布的空心管桩结构，包覆在内相似材料外，外相似材料、内相似材料间通过弹性隔离圈相互连接并构成一个独立产气段，所述独立产气段的内相似材料中设一条与内相似材料同轴分布的产气模拟通道，所述弹性隔离圈上均布若干气口，且所述外相似材料、内相似材料均通过气口相互连通，且内相似材料另通过气口与产气模拟通道连通，所述独立产气段至少两个，各独立产气段间通过密封环相互连接，同轴分布并相互连通，且各独立产气段分别设至少一个分段储层气体产出量测试机构并与动力加载机构的至少一条高压通气管线连通，所述分段储层气体产出量测试机构数量与气口数量一致，并位于各气口位置处，所述压力感应片若干，环绕外相似材料轴线分别均布在外相似材料外侧面、气口对应的弹性隔离圈外侧面和内侧面以及产气模拟通道侧表面，所述分段储层气体产出量测试机构及压力感应片分别与数据采集装置电气连接。

3.根据权利要求2所述的一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置，其特征在于：所述分段储层气体产出量测试机构包括电控开关、电磁阀、精密流量计，其中所述电控开关若干，各电控开关嵌于产气模拟通道内并位于产气模拟通道、产气通道连通位置处，产气模拟通道、产气通道间及相邻两个产气段间均通过电控开关连通，所述电磁阀、精密流量计若干，且一个电磁阀和一个精密流量计构成一个检测组，所述检测组数量与气口数量一致，且每个气口内均设一个检测组，其中电磁阀与气口同轴分布，其排气端与精密流量计相互连通，所述精密流量计与产气通道连通，所述电控开关、电磁阀、精密流量计均与数据采集装置电气连接。