一种测定煤岩各向渗透率的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤层气开发渗流力学技术领域，特别涉及一种测定煤岩各向渗透率的实验装置。
【背景技术】
[0002]煤层气是一种重要的非常规天然气资源，它主要以吸附态赋存于煤岩基质孔隙表面。开发煤层气时，采用排水降压的方式，使吸附气发生解吸，然后通过割理(煤岩中的裂缝主要是割理)渗流到生产井筒。割理是煤层气流到生产井的主要通道，由面割理和端割理组成，二者均与煤层基本垂直，且二者之间也近乎垂直。割理的特征使得煤岩渗透率具有各向异性，即煤岩面割理、端割理和垂向的三个渗透率各不相同。对煤岩各方向的渗透率进行实验测量，是煤层气开发中的一项重要基础工作。
[0003]目前测定煤岩渗透率的方法通常是:首先从煤心或煤块上钻取圆柱状的小煤样，其直径为25mm或38mm，长度与直径之比大于或等于I;然后将煤样端面切平整，并将端面和柱面打磨光滑，然后将煤样外围涂上几层硅橡胶，并套上橡胶套放入夹持器中；然后沿着垂直煤端面的方向进行注采;最后利用注入压力、流出压力和流量等数据，根据达西定律计算渗透率。
[0004]这种实验方法主要有三个缺陷:(I)测量的渗透率误差较大，因为煤岩是一种比较脆而易碎的物质，从煤心或煤块中钻取圆柱状的小煤样时，容易破坏煤中的割理和其它裂缝；(2)测量煤岩面割理方向、端割理方向和垂向三个方向的渗透率时，实验工作量重复性较大，因为需要沿着三个不同方向分别钻取圆柱状的小煤样，每个煤样只能用于测定一个方向的渗透率；(3)测量的渗透率受煤岩非均质性的影响较大，因为煤的非均质性比较强，钻取的岩心并一定能较好地代表煤块、更不能代表煤层的渗透率。
[0005]此外，在常规油气藏渗透率测定实验中，对于各向异性较强的储层的岩心，还有另外一种测定各向渗透率的方法，其主要步骤是:沿柱形岩心轴线钻孔，从中心圆孔注入流体，然后测量岩心外壁各方向的流量，以此数据为基础计算岩心各向异性渗透率的主方向和主值。该方法存在的问题是测取岩心外壁各方向的流量较困难且不太准确，而且在求解时各向异性渗流分析比较困难。
[0006]另外，现有采用的测定原煤渗透率的实验装置，在煤样的每个面仅连接一个流体管线接头作为流体流动通道，对于常规渗透率实验而言，由于煤样较小，单个管线注入后煤样内流线仍然可以近似为线性流，但如果采用煤样为“不规则大尺寸”样品，若仍采用单个流体管线注入，由于管线与样品接触面积较小，其流型将不在是简单的线性流，而可能呈现放射性的球形流，但由于现有的实验装置可能与常规的一维线性流型存在一定偏差，而球形流公式处理实验数据较为复杂，影响测试及数据处理的精度。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是提供一种使得测试装置的流型接近线性流假设，提高测试及数据处理精度的测定煤岩各向渗透率的实验装置。
[0008]为达到上述目的，本实用新型提出了一种测定煤岩各向渗透率的实验装置，包括煤岩夹持机构、流体注入机构和流量计量机构，所述流体注入机构和所述流量计量机构分别与所述煤岩夹持机构相连，所述煤岩夹持机构包括夹持器，所述夹持器具有圆柱状钢质容器外壳，在所述钢质容器外壳内容装有煤样密封块，所述煤样密封块包括立方体状煤样，分别设置于所述立方体状煤样的各个表面上的多个流体管线接头，以及包裹于所述煤样和所述流体管线接头外部的环氧树脂密封层，在所述煤样密封块与所述钢质容器外壳的内壁之间的空腔中填充有增压流体，各所述流体管线接头上分别连接有与所述煤样的各个表面相连通的多条流体管线，各所述流体管线经由所述环氧树脂密封层、填充有所述增压流体的所述钢质容器外壳的空腔及所述钢质容器外壳的壳体延伸至所述钢质容器外壳的外部。
[0009]如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，在所述圆柱状钢质容器外壳的柱面、顶面和底面分别开设有与各所述流体管线相对应的多个孔眼，各所述流体管线分别穿过其邻近对应的所述孔眼并延伸至所述钢质容器外壳的外部。
[0010]如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，在所述圆柱状钢质容器外壳的顶面还开设有用于与外部围压栗相连接的围压注入孔。
[0011]如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，所述圆柱状钢质容器外壳的柱面上的孔眼设有30-50个。
[0012]如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，沿所述柱面的周向均匀分布有10-16排孔眼，且每排孔眼由沿轴向设置的3个所述孔眼构成，在各排所述孔眼中相邻的两所述孔眼之间的间距为50mm。
[0013]如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，所述圆柱状钢质容器外壳的顶面的孔眼设有5-10个。
[0014]如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，在所述顶面分布有2-3排孔目艮，每排孔眼由等间距设置的3个所述孔眼构成，在各排孔眼中相邻的两所述孔眼之间的间距为100mm。
[0015]如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，所述圆柱状钢质容器外壳的底面的孔眼设有5-10个。
[0016]如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，在所述底面分布有2-3排孔目艮，每排孔眼由等间距设置的3个所述孔眼构成，在各排孔眼中相邻的两所述孔眼之间的间距为100mm。
[0017]如上所述的测定煤岩各向渗透率的实验装置，其中，在所述钢质容器外壳的外侧设有旋转支架，所述钢质容器外壳通过枢轴能转动的悬接于所述旋转支架的两端。
[0018]本实用新型相比于现有技术的有益效果在于:
[0019]由于本实用新型在煤样的各个表面分别设有多条流体管线，且在圆柱状钢质容器外壳的柱面、顶面和底面分别开设有与各流体管线相对应的多个孔眼，使得由外部注入的液体或立方体状煤样的各个表面流出的液体通过在各个表面上设置的流体管线导入立方体状煤样内或导出钢质容器外壳，再收集至流量计量机构进行流量计量，这样从而可以准确地得到立方体状煤样各向的渗流数据，提高测试及数据处理精度，使得测试装置的流型接近线性流假设，按照多个气水比重复进行实验，最终绘制相对准确地渗透率曲线。
【附图说明】
[0020]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
[0021 ]图1为本实用新型测定煤岩各向渗透率的实验装置的整体流程图；
[0022]图2为本实用新型的夹持器的结构示意图；
[0023]图3为本实用新型测定煤岩各向渗透率的实验装置使用时的横截面剖视示意图。
[0024]附图标记说明:
[0025]1-夹持器;2-圆柱状钢质容器外壳;3-煤样密封块;4-立方体状煤样;5-流体管线接头;6-环氧树脂密封层;7-流体管线;8-孔眼；9-围压注入孔；10-旋转支架；11-第一增压栗；12-储罐；13-第一气体增压容器；14-第一液体增压容器；16-第二增压栗；17-第二液体增压容器；18-第三增压栗；19-硅油增压容器;21-气液分离管；22-量筒；23-气体质量流量计;24-定时阀；101-空腔。
【具体实施方式】
[0026]结合附图和本实用新型【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的【具体实施方式】，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。
[0027]请参考图1、图2、图3，分别为本实用新型测定煤岩各向渗透率的实验装置的整体流程图；图2为本实用新型的夹持器的结构示意图；图3为本实用新型使用时的横截面剖视示意图。
[0028]如图1所示，本实用新型测定煤岩各向渗透率的实验装置，包括煤岩夹持机构、流体注入机构和流量计量机构，流体注入机构和流量计量机构分别与煤岩夹持机构相连，具体地讲，流体注入机构包括第一增压栗11、储罐12、第一气体增压容器13、第一液体增压容器14、第二增压栗16、第二液体增压容器17、第三增压栗18和硅油增压容器19，第一增压栗11可将第一气体增压容器13中的气体和第一液体增压容器14中水进行加压，形成一定的注入气水比和压力；第二增压栗16可将第二液体增压容器17中的水进行加压，形成一定的流出端压力；第三增压栗18可对硅油增压容器19中的硅油加压，将硅油注入到夹持器I中，形成一定的围压。流量计量机构包括气液分离管21、量筒22、气体质量流量计23和定时阀24，以实验方案要求的注入压力、流出压力和围压进行实验，流出物进入气液分离管21发生分离，用量筒22收集计量水，用气体质量流量计23收集计量气的流量，为了提高实验计量的精度，利用定时阀24控制液体收集管线的开关。当测定煤岩的绝对渗透率时，只需注入水；当测定煤岩的气水两相相对渗透率时，需按照多个气水比重复进行实验，最终绘制相对渗透率曲线。上述流体注入机构、流量计量机构与煤岩夹持机构连接结构及工作流程均为已有技术，在此不再详细说明。
[0029]在本实用新型中，煤岩夹持机构包括夹持器I