一种煤储层中气液两相渗流贾敏效应模拟试验方法_2

文档序号:9543022阅读:来源:国知局
容器;6-3、二十四号阀口。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0025] 一种煤储层中气液两相渗流贾敏效应模拟试验方法,由第一注气装置1向模拟渗 流装置3提供压力可控、流速稳定的气体注入条件;由第二注液装置2向模拟渗流装置3提 供压力可控、流速稳定的地层水、钻井液、返排液注入条件;模拟渗流装置输入端与第一注 气装置1、第二注液装置2相连,输出端与回压装置4相连,模拟煤储层中气液两相渗流条 件下贾敏效应的产生及强度变化过程;由气液计量装置5分别计量气液两相渗流管路中气 体、液体的流量及流速;由抽空饱水系统抽空模拟试验装置管路中的气体或液体,使模拟试 验前管路达到饱水或饱气状态;
[00%] 本发明的煤储层中气液两相渗流贾敏效应模拟试验方法的具体步骤如下:
[0027] (a)不同含水饱和度煤柱制备。沿煤层层理方向钻取直径φ=25!"ηι,长度L为50mm 左右的煤柱,利用覆压孔渗仪测定煤柱的孔隙度及渗透率,并依次制备W下Ξ类样品:①将 煤柱放入真空干燥箱中,7(TC下抽真空干燥地左右至恒重,制备干燥煤柱并准备进行贾敏 效应模拟试验;②模拟试验后的煤柱放入饱水装置,并在一定压力下加压饱水4h左右至恒 重,制备饱和地层水、钻井液或返排液的煤柱,计算煤柱含水率,并准备进行贾敏效应模拟 试验;③模拟试验后的煤柱放入离屯、机中,调节离屯、机转速使煤柱中部分地层水、钻井液或 返排液被甩出,制备不同含水饱和度煤柱并准备进行贾敏效应模拟试验。
[0028] 化)抽空饱和。接通电源,接通注气系统1或注液系统2,合理控制装置中其他阀 口的开合,启动真空累6-1,打开二十Ξ号阀口 6-3,使正、反向注水模拟试验前装置管路处 于饱水状态,正、反向注气模拟试验前装置管路处于饱气状态;抽空饱和操作后,关闭阀口 6-3。
[0029] (C)气密性检查。将煤柱放入煤屯、夹持器3-1中,关闭第一回压阀3-10、第二回压 阀3-11,使注气系统1或注液系统2输出40MPa左右的气压或液压,W检查模拟试验装置的 气密性;若模拟试验装置气密性良好,则开展气液两相渗流贾敏效应模拟试验。
[0030] (d)贾敏效应模拟试验。
[0031] 模拟试验内容包括W下四个方面:
[0032] ①启动压力梯度测试:启动环压累3-12,给不同初始含水饱和度的煤柱加环压, 环压大小根据煤样所在深度的地应力大小决定,待环压稳定后进行启动压力梯度测试;启 动压力梯度测试过程中,煤屯、夹持器3-1进口端压力初始值设定为0. 5MPa,每隔3小时压力 增加0. 3MPa,直至量筒5-2中有水滴落下或电子皂膜流量计5-1中有气流显示,对比不同初 始含水饱和度煤柱注水、注气条件下的启动压力梯度。
[0033] ②净环压稳定条件下单相渗透率测试:保持模拟试验过程中环压及注入端压力恒 定,连续监测气相或液相渗透率随注入时间的变化规律,对比不同初始含水饱和度煤柱单 相渗透率的变化特征。
[0034] ③净环压变化条件下单相渗透率测试:启动环压累3-12,给不同初始含水饱和度 煤柱加环压,保持注入端压力恒定,使环压先增大后减小,最大环压值根据煤样所在深度的 地应力大小决定;记录不同净环压所对应的单相稳定渗透率值,分析不同初始含水饱和度 煤柱单相渗透率随净环压的变化规律。
[0035] ④压差稳定条件下的单相渗透率测试:启动环压累3-12,给不同初始含水饱和度 的煤柱加环压,环压大小根据煤样所在深度的地应力大小决定,待环压稳定后进行压差稳 定条件下的单相渗透率测试;启动回压累4-1,设定回压值,且保持模拟渗流系统3前后端 压差恒定,当气液两相渗流达到稳定状态后记录气相或液相渗透率值;在保持模拟渗流系 统3前后端压差恒定的条件下逐步提高注入端压力及回压,记录单相渗透率随注入端压力 的变化特征。
[0036] (e)试验装置清理模拟试验结束后,通过一号二阀组1-9、二号二阀组2-1ΚΞ号 二阀组2-12、四号二阀组2-13、六号二阀组3-13、屯号二阀组4-4将试验装置内液体、气体 压力慢慢泄放;关闭第一注气装置1控制一号阀口 1-2、模拟渗流装置3气体出口端第一回 压阀3-10,拆下第一活塞容器2-8、第二活塞容器2-9、第Ξ活塞容器2-10并用去离子水清 洗干净,各盛装500ml去离子水后将第一活塞容器2-8、第二活塞容器2-9、第Ξ活塞容器 2-10安装复位;启动恒速恒压累2-2,依次打开五号阀口 2-5、六号阀口 2-6、屯号阀口 2-7, 用去离子水清洗试验装置中液体流经的管路,直至管路被冲洗干净;启动真空累6-1,打开 二十四号阀口 6-3,将装置管路中残留的去离子水吸入抽空缓冲容器6-2中,使模拟渗流装 置(3)管路达到饱气状态。
[0037] 如图1所示,本发明所使用的试验系统,模拟试验方法的系统包括第一注气装置 1、第二注液装置2、模拟渗流装置3、回压装置4、气液计量装置5和抽空饱水装置6 ;
[0038] 第一注气装置1,与模拟渗流装置3输入端相连,用于提供压力可控、流速稳定的 气体注入条件;
[0039] 第二注液装置2,与模拟渗流装置3输入端相连,用于提供压力可控、流速稳定的 地层水、钻井液、返排液注入条件;
[0040] 模拟渗流装置3,输入端与第一注气装置1、第二注液装置2相连,输出端与回压装 置4中第一回压阀3-10、第二回压阀3-11相连,用于模拟煤储层中气液两相渗流条件下贾 敏效应的产生及强度变化过程;环压累4-1为煤屯、夹持器3-1中煤屯、样品提供可控环压,模 拟煤样所处的埋深-地应力条件;
[0041] 回压装置4,与模拟渗流装置3输出端相连,用于控制模拟渗流装置3输出端压 力;
[0042] 气液计量装置5,分别与回压装置4中第一回压阀3-10、第二回压阀3-11后端相 连,计量气液两相渗流管路中气体、液体的流量及流速;
[0043] 抽空饱水装置6,与模拟渗流装置3输入端相连,用于抽空模拟试验系统管路中的 气体或液体,使模拟试验前管路达到饱水或饱气状态;
[0044] 所述的第一注气装置1包括依次连接的气体钢瓶1-1、一号阀口 1-2、第一压力表 1-3、增压累1-4、高压储气罐1-5、调压阀1-7、定值器1-8、一号二阀组1-9、二号阀口 1-11 ; 第二压力表1-6与高压储气罐1-5相连,指示高压储气罐1-5内压力值;第一压力变送器 1- 10与一号二阀组1-9相连接,显示第一注气装置1输出端压力值;气体钢瓶1-1中储存 氮气,氮气经增压累1-4压缩后最高压力可达20MPa,经调压阀1-7、定值器1-8后使第一注 气装置1连续、稳定输出驱动压力。
[0045] 所述的第二注液装置2包括依次连接的储水容器2-1、恒速恒压累2-2、Ξ号阀口 2- 3、五号阀口 2-5、六号阀口 2-6、屯号阀口 2-7、第一活塞容器2-8、第二活塞容器2-9、第 Ξ活塞容器2-10、二号二阀组2-1ΚΞ号二阀组2-12、四号二阀组2-13、八号阀口 2-14、五 号二阀组2-15、九号阀口 2-17 ;四号阀口 2-4连接至Ξ号阀口 2-3后端并形成回路,可泄除 活塞容器前端管路压力;第二压力变送器2-16与五号二阀组2-15相连接,显示第二注液装 置2输出端压力值;第一活塞容器2-8、第二活塞容器2-9、第Ξ活塞容器2-10及其前端五 号阀口 2-5、六号阀口 2-6、屯号阀口 2-7、后端二号二阀组2-11、Ξ号二阀组2-12、四号二阀 组2-13相并联;3个活塞容器中分别盛装地层水、钻井液、返排液作为第二注液装置2的注 入液,模拟煤储层中不同类型液体的流动过程;恒速恒压累2-2为正向、反向注液提供动力 源,最高工作压力达40MPa,流速0.OOOl-lOml/min;第一活塞容器2-8、第二活塞容器2-9、 第Ξ活塞容器2-10作为注入液和驱动液的隔离和压力传输元件,为不诱钢材质,单个体积 为2500血。
[0046] 所述的模拟渗流装置3包括煤屯、夹持器3-1、十号阀口 3-2、十一号阀口 3-3、十二 号阀口 3-4、十Ξ号阀口 3-5、十四号阀口 3-6、十五号阀口 3-7、十六号阀口 3-8、十屯号阀 口 3-9、十八号阀口 3-10、十九号阀口 3-11及为煤屯、提供环压的环压累3-12、六号二阀组 3- 13、二十号阀口 3-15 ;第Ξ压力变送器3-14与六号二阀组3-13相连接,显示作用于煤 屯、上的环压值;通过控制十号阀口 3-2、十一号阀口 3-3、十二号阀口 3-4、十Ξ号阀口 3-5、 十四号阀口 3-6、十五号阀口 3-7、十六号阀口 3-8、十屯号阀口 3-9、
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