一種模擬復(fù)合多層氣藏開(kāi)采的實(shí)驗(yàn)方法及裝置
專利匯可以提供一種模擬復(fù)合多層氣藏開(kāi)采的實(shí)驗(yàn)方法及裝置專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 提供了一種模擬復(fù)合多層氣藏開(kāi)采的實(shí)驗(yàn)方法及裝置。所述裝置包括注入系統(tǒng)(1)、 煤 層模型系統(tǒng)(2)、致密 砂巖 層模型系統(tǒng)(3)、 頁(yè)巖 模型系統(tǒng)(4)、回壓系統(tǒng)(5)、回收系統(tǒng)(6)和 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)(7)；注入系統(tǒng)(1)經(jīng)第一多通道 閥 (3)和頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)連接； 煤層 模型系統(tǒng)(2)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)和頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)經(jīng)過(guò)第二多通道閥(82)與回壓系統(tǒng)(5)連接；回壓系統(tǒng)(5)與回收系統(tǒng)(6)連接；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(7)與煤層模型系統(tǒng)(2)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)、頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)、和回收系統(tǒng)(6)連接。(81)與煤層模型系統(tǒng)(2)、致密砂巖層模型系統(tǒng)，下面是一種模擬復(fù)合多層氣藏開(kāi)采的實(shí)驗(yàn)方法及裝置專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種模擬復(fù)合多層氣藏開(kāi)采的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述復(fù)合多層氣藏為煤層氣/致密砂巖氣/頁(yè)巖氣氣藏；所述裝置包括注入系統(tǒng)(1)、煤層模型系統(tǒng)(2)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)、頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)、回壓系統(tǒng)(5)、回收系統(tǒng)(6)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(7)；其中注入系統(tǒng)(1)經(jīng)過(guò)第一多通道閥(81)分別與煤層模型系統(tǒng)(2)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)和頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)連接；煤層模型系統(tǒng)(2)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)和頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)再分別經(jīng)過(guò)第二多通道閥(82)與回壓系統(tǒng)(5)連接；所述回壓系統(tǒng)(5)與回收系統(tǒng)(6)連接；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(7)分別與煤層模型系統(tǒng)(2)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)、頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)、和回收系統(tǒng)(6)連接以對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)；優(yōu)選所述多通道閥為六通道閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述注入系統(tǒng)包括注入系統(tǒng)高壓氣瓶(11)、注入系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)(12)、注入系統(tǒng)增壓泵(13)、注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(14)、注入系統(tǒng)氣體中間容器(15)、雙缸泵(16)、液體中間容器(17)和真空泵(18)；所述注入系統(tǒng)高壓氣瓶和注入系統(tǒng)增壓泵順序通過(guò)注入系統(tǒng)主管路與第一多通道閥(81)連接，所述注入系統(tǒng)增壓泵還分別與注入系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)和注入系統(tǒng)氣體中間容器連接，注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵與注入系統(tǒng)氣體中間容器連接，在注入系統(tǒng)增壓泵與第一多通道閥連接的主管路上，連接液體中間容器和真空泵，所述雙缸泵與液體中間容器連接；優(yōu)選所述注入系統(tǒng)還包括注入系統(tǒng)排空閥(198)；所述注入系統(tǒng)排空閥設(shè)置在注入系統(tǒng)增壓泵與第一多通道閥之間的管路上，其中還優(yōu)選在注入系統(tǒng)排空閥和第一多通道閥連接的管路上，順序連接液體中間容器和真空泵；優(yōu)選所述注入系統(tǒng)還包括七個(gè)注入系統(tǒng)閥門(191、192、193、194、195、196、197)，所述注入系統(tǒng)閥門分別設(shè)置在如下的每?jī)蓚€(gè)直接用管路連接的設(shè)備之間的管路上：注入系統(tǒng)高壓氣瓶、注入系統(tǒng)增壓泵、注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵、注入系統(tǒng)氣體中間容器、雙缸泵、液體中間容器、和真空泵，以及設(shè)置在注入系統(tǒng)增壓泵與注入系統(tǒng)排空閥之間的主管路上、真空泵與主管路連接的管路上、和液體中間容器與主管路連接的管路上；優(yōu)選所述注入系統(tǒng)高壓氣瓶為甲烷高壓氣瓶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，煤層模型系統(tǒng)(2)包括煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(21)、煤層系統(tǒng)全直徑巖心夾持器(22)、煤層系統(tǒng)平板巖心夾持器(23)、煤層系統(tǒng)油壓泵(24)、煤層系統(tǒng)水壓泵(25)、煤層系統(tǒng)恒溫箱(26)和煤層系統(tǒng)氣液分離器(27)，第一多通道閥(81)與煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀、煤層系統(tǒng)全直徑巖心夾持器、煤層系統(tǒng)平板巖心夾持器和煤層系統(tǒng)氣液分離器通過(guò)煤層模型系統(tǒng)主管路順序串聯(lián)，煤層系統(tǒng)油壓泵與煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀連接，煤層系統(tǒng)水壓泵通過(guò)第三多通道閥(83)分別與兩個(gè)巖心夾持器和煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀連接，煤層系統(tǒng)氣液分離器的兩個(gè)出口端通過(guò)管路匯聚后與第二多通道閥(82)連接，還在主管路上設(shè)置支管路與煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀并聯(lián)以將煤層系統(tǒng)全直徑巖心夾持器與第一多通道閥直接連接，所述煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀、煤層系統(tǒng)全直徑巖心夾持器和煤層系統(tǒng)平板巖心夾持器置于煤層系統(tǒng)恒溫箱內(nèi)；優(yōu)選所述煤層模型系統(tǒng)還包括十二個(gè)煤層系統(tǒng)閥門(2901、2902、2903、2904、2905、2906、2907、2908、2909、
2910、2911、2912)，其中兩個(gè)煤層系統(tǒng)閥門設(shè)置在支管路上，其余的分別設(shè)置在除了煤層系統(tǒng)油壓泵和煤層系統(tǒng)水壓泵以外的其他煤層模型系統(tǒng)設(shè)備之間、管路連接點(diǎn)之間、以及設(shè)備與管路連接點(diǎn)之間的管路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)包括砂巖層系統(tǒng)全直徑巖心夾持器(31)、砂巖層系統(tǒng)平板模型巖心夾持器(32)、砂巖層系統(tǒng)水壓泵(33)、砂巖層系統(tǒng)恒溫箱(35)和砂巖層系統(tǒng)氣液分離器(35)，其中第一多通道閥(81)與砂巖層系統(tǒng)全直徑巖心夾持器、砂巖層系統(tǒng)平板模型巖心夾持器和砂巖層系統(tǒng)氣液分離器通過(guò)致密砂巖層模型系統(tǒng)主管路順序串聯(lián)，砂巖層系統(tǒng)水壓泵通過(guò)第四多通道閥(84)分別與砂巖層系統(tǒng)全直徑巖心夾持器和砂巖層系統(tǒng)平板模型巖心夾持器連接，砂巖層系統(tǒng)氣液分離器的兩個(gè)出口端通過(guò)管路匯聚后與第二多通道閥(82)連接，所述砂巖層系統(tǒng)全直徑巖心夾持器和砂巖層系統(tǒng)平板巖心夾持器置于砂巖層系統(tǒng)恒溫箱內(nèi)；優(yōu)選所述致密砂巖層模型系統(tǒng)還包括六個(gè)砂巖層系統(tǒng)閥門(361、362、363、364、365、366)，所述砂巖層系統(tǒng)閥門設(shè)置在除了砂巖層系統(tǒng)水壓泵以外的其他致密砂巖層模型系統(tǒng)設(shè)備之間、管路連接點(diǎn)之間、以及設(shè)備與管路連接點(diǎn)之間的管路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)包括頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(41)、頁(yè)巖系統(tǒng)全直徑巖心夾持器(42)、頁(yè)巖系統(tǒng)平板巖心夾持器(43)、頁(yè)巖系統(tǒng)油壓泵(44)、頁(yè)巖系統(tǒng)水壓泵(45)、頁(yè)巖系統(tǒng)恒溫箱(46)和頁(yè)巖系統(tǒng)氣液分離器(47)，第一多通道閥(81)與頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀、頁(yè)巖系統(tǒng)全直徑巖心夾持器、頁(yè)巖系統(tǒng)平板巖心夾持器和頁(yè)巖系統(tǒng)氣液分離器通過(guò)主管路順序串聯(lián)，頁(yè)巖系統(tǒng)油壓泵與頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀連接，頁(yè)巖系統(tǒng)水壓泵通過(guò)第五多通道閥(85)分別與兩個(gè)巖心夾持器和頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀連接，頁(yè)巖系統(tǒng)氣液分離器的兩個(gè)出口端通過(guò)管路匯聚后與第二多通道閥(82)連接，還在主管路上設(shè)置支管路與頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀并聯(lián)以將頁(yè)巖系統(tǒng)全直徑巖心夾持器與第一多通道閥直接連接，所述頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀、頁(yè)巖系統(tǒng)全直徑巖心夾持器和頁(yè)巖系統(tǒng)平板巖心夾持器置于頁(yè)巖系統(tǒng)恒溫箱內(nèi)；優(yōu)選所述頁(yè)巖模型系統(tǒng)還包括十二個(gè)頁(yè)巖系統(tǒng)閥門(4801、4802、4803、4804、4805、4806、4807、4808、4809、4810、4811、
4812)，其中兩個(gè)頁(yè)巖系統(tǒng)閥門設(shè)置在支管路上，其余的分別設(shè)置在除了頁(yè)巖系統(tǒng)油壓泵和頁(yè)巖系統(tǒng)水壓泵以外的其他頁(yè)巖模型系統(tǒng)設(shè)備之間、管路連接點(diǎn)之間、以及設(shè)備與管路連接點(diǎn)之間的管路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述回壓系統(tǒng)(5)包括回壓系統(tǒng)高壓氣瓶(51)、回壓系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)(52)、回壓系統(tǒng)增壓泵(53)、回壓系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(54)、回壓系統(tǒng)氣體中間容器(55)、回壓閥(56)和回壓系統(tǒng)排空閥(575)，所述回壓系統(tǒng)高壓氣瓶與回壓系統(tǒng)增壓泵、回壓閥和第二多通道閥(82)通過(guò)主管路順序串聯(lián)連接，所述回壓系統(tǒng)排空閥通過(guò)管路與回壓系統(tǒng)增壓泵和回壓閥之間的管路連接，回壓系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵和回壓系統(tǒng)氣體中間容器連接，回壓系統(tǒng)氣體中間容器通過(guò)管路與回壓系統(tǒng)排空閥和回壓系統(tǒng)增壓泵之間的管路連接；優(yōu)選所述回壓系統(tǒng)還包括四個(gè)回壓系統(tǒng)閥門(571、572、573、574)，所述回壓系統(tǒng)閥門分別設(shè)置在如下通過(guò)管路直接連接的回壓系統(tǒng)設(shè)備之間：回壓系統(tǒng)高壓氣瓶、回壓系統(tǒng)排空閥、回壓系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵、回壓系統(tǒng)氣體中間容器，以及設(shè)置在回壓系統(tǒng)增壓泵和回壓系統(tǒng)排空閥之間的主管路上、和回壓系統(tǒng)氣體中間容器與主管路連接的管路上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述回收系統(tǒng)(6)包括水池(61)、廢氣罐(62)和回收系統(tǒng)氣液分離器(63)，所述回收系統(tǒng)氣液分離器的液體出口與水池連接、氣體出口與廢氣罐連接，回收系統(tǒng)氣液分離器的入口與回壓系統(tǒng)(5)的回壓閥(56)連接；優(yōu)選所述回收系統(tǒng)還包括回收系統(tǒng)閥門(64)，其設(shè)置在回收系統(tǒng)氣液分離器與回壓閥之間的管路上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括11個(gè)壓力傳感器(7101、7102、7103、7104、7105、7106、7107、7108、7109、7110、7111)、4個(gè)氣體流量計(jì)(721、
722、723、724)、4個(gè)液體流量計(jì)(731、732、733、734)和計(jì)算機(jī)(74)，所述壓力傳感器分別設(shè)置在煤層模型系統(tǒng)(2)和頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)各自的三軸吸附解吸儀、全直徑巖心夾持器和平板模型巖心夾持器的入口端和出口端，以及致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)的全直徑巖心夾持器和平板模型巖心夾持器的入口端和出口端，氣體流量計(jì)分別設(shè)置在四個(gè)氣液分離器的氣體出口端，液體流量計(jì)分別設(shè)置在四個(gè)氣體分離器的液體出口端，上述的壓力傳感器、液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)分別與計(jì)算機(jī)電連接。
9.一種使用權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述實(shí)驗(yàn)裝置模擬復(fù)合多層氣藏開(kāi)采實(shí)驗(yàn)方法，其中，所述方法包括如下步驟：
(1)組裝儀器，設(shè)置恒溫箱溫度并檢測(cè)氣密性；
(2)對(duì)煤層模型系統(tǒng)(2)抽真空，先在低圍壓(優(yōu)選為0.5-1MPa)下抽真空，然后增加圍壓到實(shí)驗(yàn)要求，加壓順序?yàn)槊簩幽Ｐ拖到y(tǒng)的平板巖心夾持器(23)、全直徑巖心夾持器(22)、和三軸吸附解吸儀(21)，然后將煤層模型系統(tǒng)入口管路封閉；對(duì)致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)抽真空，先在低圍壓下抽真空，然后增加圍壓到實(shí)驗(yàn)要求，加壓順序?yàn)橹旅苌皫r層模型系統(tǒng)的平板巖心夾持器(32)、和全直徑巖心夾持器(31)，然后將致密砂巖層模型系統(tǒng)入口管路封閉；對(duì)頁(yè)巖層模型系統(tǒng)(4)抽真空，先在低圍壓下抽空，然后增加圍壓到實(shí)驗(yàn)要求，加壓順序?yàn)轫?yè)巖層模型系統(tǒng)的平板巖心夾持器(43)、全直徑巖心夾持器(42)、和三軸吸附解吸儀(41)，然后將頁(yè)巖層模型系統(tǒng)入口管路封閉；
(3)在回壓系統(tǒng)(5)中，將回壓系統(tǒng)高壓氣瓶(51)中的氣體轉(zhuǎn)入回壓系統(tǒng)氣體中間容器(55)，用回壓系統(tǒng)增壓泵(53)對(duì)回壓系統(tǒng)氣體中間容器中的氣體增壓到設(shè)定壓力后，用回壓系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(54)調(diào)節(jié)回壓系統(tǒng)氣體中間容器的壓力，加壓到實(shí)驗(yàn)壓力，待穩(wěn)定后，讓氣體充滿回壓閥(56)，并保持回壓閥壓力不變；
(4)對(duì)煤層模型系統(tǒng)的三軸吸附解吸儀中煤樣吸附處理，對(duì)煤樣施加軸壓至設(shè)定值，利用注入系統(tǒng)(1)將注入系統(tǒng)高壓氣瓶(11)中的氣體通入煤層模型系統(tǒng)的三軸吸附解吸儀，并使氣體充分吸附，然后將煤層模型系統(tǒng)入口管路封閉；對(duì)頁(yè)巖模型系統(tǒng)三軸吸附解吸儀中頁(yè)巖樣品進(jìn)行吸附處理，對(duì)頁(yè)巖樣品施加軸壓至設(shè)定值，利用注入系統(tǒng)將注入系統(tǒng)高壓氣瓶中的氣體通入頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀，調(diào)節(jié)頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀的壓力至設(shè)定值，然后將頁(yè)巖模型系統(tǒng)入口管路封閉；
(5)封閉煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀的入口管路，利用注入系統(tǒng)的雙缸泵(16)和煤層模型系統(tǒng)的支管路對(duì)煤層模型系統(tǒng)的兩個(gè)巖心夾持器進(jìn)行飽和地層水處理，然后將煤層模型系統(tǒng)入口管路封閉；利用雙缸泵對(duì)致密砂巖層模型系統(tǒng)的兩個(gè)巖心夾持器進(jìn)行飽和地層水處理，，然后將致密砂巖層模型系統(tǒng)入口管路封閉；利用注入系統(tǒng)的雙缸泵和頁(yè)巖層模型系統(tǒng)的支管路對(duì)頁(yè)巖層模型系統(tǒng)的兩個(gè)巖心夾持器進(jìn)行飽和地層水處理，然后將頁(yè)巖層模型系統(tǒng)入口管路封閉；優(yōu)選對(duì)煤層模型系統(tǒng)、致密砂巖層模型系統(tǒng)和頁(yè)巖層模型系統(tǒng)的兩個(gè)巖心夾持器進(jìn)行飽和地層水處理分別各自獨(dú)立包括加大驅(qū)替壓差，并調(diào)節(jié)煤層模型系統(tǒng)、致密砂巖層模型系統(tǒng)或頁(yè)巖層模型系統(tǒng)的壓力至設(shè)定值，使得系統(tǒng)的進(jìn)液量和出液量穩(wěn)定；
(6)利用注入系統(tǒng)高壓氣瓶的氣體通過(guò)增壓對(duì)致密砂巖層模型系統(tǒng)中的兩個(gè)巖心夾持器進(jìn)行氣驅(qū)水操作，直到巖心達(dá)到原始含水飽和度，然后將致密砂巖層模型系統(tǒng)入口和出口管路封閉；利用注入系統(tǒng)高壓氣瓶的氣體，對(duì)頁(yè)巖層模型系統(tǒng)中的兩個(gè)巖心夾持器進(jìn)行氣驅(qū)水操作，直到巖心達(dá)到原始含水飽和度，然后將頁(yè)巖層模型系統(tǒng)入口和出口管路封閉，并關(guān)閉注入系統(tǒng)高壓氣瓶；其中優(yōu)選采用稱重法確定巖樣含水飽和度；
(7)通過(guò)回壓系統(tǒng)的高壓驅(qū)替泵來(lái)使得回壓閥壓力保持下降，將煤層模型系統(tǒng)、致密砂巖層模型系統(tǒng)和頁(yè)巖模型系統(tǒng)與回壓閥連通，模擬煤層氣/致密砂巖氣/頁(yè)巖氣合層開(kāi)采；
同時(shí)分別測(cè)量煤層模型系統(tǒng)、致密砂巖層模型系統(tǒng)和頁(yè)巖層模型系統(tǒng)的氣體和液體流量，記錄各個(gè)壓力傳感器的壓力變化；對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，可得到整個(gè)合層開(kāi)采過(guò)程中的壓力-時(shí)間關(guān)系，采氣量-時(shí)間關(guān)系，采液量-時(shí)間關(guān)系，采氣量-壓力關(guān)系，采液量-壓力關(guān)系，并分析模擬實(shí)驗(yàn)的整個(gè)動(dòng)態(tài)開(kāi)采過(guò)程及開(kāi)采機(jī)理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述方法包括如下步驟：
(1)組裝儀器，設(shè)置恒溫箱溫度并檢測(cè)氣密性：組裝實(shí)驗(yàn)儀器，然后分別設(shè)置恒溫箱(26、34、46)的溫度為實(shí)驗(yàn)溫度，關(guān)閉如下閥門：煤層模型系統(tǒng)(2)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)和頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)各自與第一多通道閥(81)連接的閥門(2901，361，4801)、各模型系統(tǒng)的平板巖心夾持器(23，32，43)與氣液分離器(27，35，47)之間的閥門(2906，363，4806)、注入系統(tǒng)(1)的液體中間容器(17)與第一多通道閥(81)之間的閥門(196)、真空泵(18)與第一多通道閥(81)之間的閥門(195)、增壓泵(13)與第一多通道閥(81)之間的閥門(192、198)；將注入系統(tǒng)高壓氣瓶(11)的氣體轉(zhuǎn)入到注入系統(tǒng)中間容器(15)中，用注入系統(tǒng)增壓泵(13)對(duì)注入系統(tǒng)中間容器(15)中氣體增壓到設(shè)定壓力，利用注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(14)調(diào)節(jié)注入系統(tǒng)中間容器壓力，待穩(wěn)定后，關(guān)閉高壓氣瓶(11)與增壓泵(13)之間的閥門(191)，打開(kāi)各模型系統(tǒng)各自與第一多通道閥連接的閥門(2901，361，4801)、增壓泵(13)與第一多通道閥(81)之間的閥門(192)，使高壓氣體緩慢轉(zhuǎn)入模型系統(tǒng)中，檢查裝置密封性；
(2)關(guān)閉注入系統(tǒng)增壓泵(13)與第一多通道閥(81)連接的閥門(192)，打開(kāi)真空泵(18)與第一多通道閥連接的閥門(195)，利用注入系統(tǒng)的真空泵(18)對(duì)模型系統(tǒng)進(jìn)行抽真空：關(guān)閉致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)和頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)各自與第一多通道閥(81)連接的閥門(361，
4801)，開(kāi)啟煤層模型系統(tǒng)(2)與第一多通道閥連接(81)的閥門(2901)，在低圍壓的條件下抽真空，然后用煤層系統(tǒng)水壓泵(25)增加圍壓到實(shí)驗(yàn)要求，加壓的順序?yàn)槊簩幽Ｐ拖到y(tǒng)的平板巖心夾持器(23)，全直徑巖心夾持器(22)，三軸吸附解吸儀(21)；關(guān)閉煤層模型系統(tǒng)(2)與第一多通道閥連接(81)的閥門(2901)，打開(kāi)致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)與第一多通道閥連接(81)的閥門(361)，在低圍壓的條件下抽真空，然后用砂巖層系統(tǒng)水壓泵(33)增加圍壓到實(shí)驗(yàn)要求，加壓的順序?yàn)橹旅苌皫r層模型系統(tǒng)的平板巖心夾持器(32)，全直徑巖心夾持器(31)；關(guān)閉致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)與第一多通道閥(81)連接的閥門(361)，打開(kāi)頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)與第一多通道閥(81)連接的閥門(4801)，在低圍壓的條件下抽真空，后用頁(yè)巖模型系統(tǒng)水壓泵(45)增加圍壓到實(shí)驗(yàn)要求，加壓的順序?yàn)轫?yè)巖模型系統(tǒng)(4)的平板巖心夾持器(43)，全直徑巖心夾持器(42)，三軸吸附解吸儀(41)，抽完之后，關(guān)閉頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)與第一多通道閥(81)連接的閥門(4801)、以及注入系統(tǒng)(1)的真空泵(18)與第一多通道閥連接的閥門(195)；
(3)將回壓系統(tǒng)高壓氣瓶(51)中的氣體轉(zhuǎn)入回壓系統(tǒng)中間容器(55)，用回壓系統(tǒng)增壓泵(53)對(duì)回壓系統(tǒng)中間容器(55)中的氣體增壓到設(shè)定壓力后，用回壓系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(54)調(diào)節(jié)回壓系統(tǒng)中間容器(55)的壓力到實(shí)驗(yàn)壓力，穩(wěn)定后，緩慢打開(kāi)回壓閥(56)與回壓系統(tǒng)增壓泵(53)之間的閥門(571)，讓氣體緩慢充滿回壓閥，保持回壓閥壓力不變；
(4)對(duì)煤層模型系統(tǒng)(2)的三軸吸附解吸儀(21)中煤樣吸附處理：關(guān)閉煤層模型系統(tǒng)支管路上的閥門(2908，2909)，利用煤層模型系統(tǒng)的油壓泵(24)對(duì)煤樣施加軸壓至設(shè)定值，將注入系統(tǒng)高壓氣瓶(11)中的氣體轉(zhuǎn)入注入系統(tǒng)中間容器(15)，利用注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(14)對(duì)注入系統(tǒng)中間容器中氣體增壓到設(shè)定壓力，穩(wěn)定后，打開(kāi)注入系統(tǒng)排空閥(198)和注入系統(tǒng)增壓泵(13)與第一多通道閥(81)連接的閥門(192)，排出管線中的空氣后，關(guān)閉注入系統(tǒng)排空閥(198)和煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(21)出口端與支管路之間的閥門(2903)，打開(kāi)煤層模型系統(tǒng)(2)與第一多通道閥(81)連接的閥門(2901)，向煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(21)通入氣體，利用注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(14)調(diào)節(jié)煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(21)的壓力，持續(xù)注入2-10天，直至注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(14)的體積不再變化為止，然后關(guān)閉煤層模型系統(tǒng)(2)與第一多通道閥(81)連接的閥門(2901)；對(duì)頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(41)中頁(yè)巖樣品進(jìn)行吸附處理：關(guān)閉頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)支管路上的閥門(4808，4809)，利用頁(yè)巖系統(tǒng)油壓泵(44)對(duì)頁(yè)巖樣品施加軸壓至設(shè)定值，打開(kāi)頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)與第一多通道閥(81)連接的閥門(4801)，關(guān)閉頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(41)出口端與支管路之間的閥門(4803)，向頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(41)通入氣體，利用注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(14)調(diào)節(jié)頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(41)的壓力至設(shè)定值，直至注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(14)的體積不再變化為止，然后關(guān)閉頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)與第一多通道閥(81)連接的閥門(4801)；
(5)關(guān)閉注入系統(tǒng)增壓泵(13)與第一多通道閥(81)連接的閥門(192)、煤層系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(21)入口端與支管路之間的閥門(2902)、三軸吸附解吸儀(21)出口端與支管路之間的閥門(2903)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)和頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)各自與第二多通道閥(82)連接的閥門(364，4807)，打開(kāi)煤層模型系統(tǒng)(2)與第一多通道閥(81)連接的閥門(2901)、煤層模型系統(tǒng)(2)的支管路上的閥門(2908，2909)、煤層模型系統(tǒng)的支管路與第二多通道閥(82)之間的主管路上的所有閥門(2904，2905，2906，2907)、注入系統(tǒng)(1)的液體中間容器(17)與第一多通道閥(81)之間的閥門(196)，利用注入系統(tǒng)的雙缸泵(16)對(duì)煤層模型系統(tǒng)(2)的兩個(gè)巖心夾持器(22，23)進(jìn)行飽和地層水處理，逐漸加大驅(qū)替壓差，調(diào)節(jié)煤層模型系統(tǒng)(2)的壓力至設(shè)定值，并使得系統(tǒng)的進(jìn)液量和出液量穩(wěn)定，關(guān)閉煤層模型系統(tǒng)(2)與第一多通道閥(81)和第二多通道閥(82)連接的閥門(2901，2907)；打開(kāi)致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)的主管路上的全部閥門(361，362，363，364)，利用注入系統(tǒng)(1)的雙缸泵(16)對(duì)致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)的兩個(gè)巖心夾持器(31，32)進(jìn)行飽和地層水處理，逐漸加大驅(qū)替壓差，調(diào)節(jié)致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)的壓力至設(shè)定值，并使得系統(tǒng)的進(jìn)液量和出液量穩(wěn)定，關(guān)閉致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)與第一多通道閥(81)和第二多通道閥(82)連接的閥門(361，364)；關(guān)閉頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀(41)的入口端與支管路之間的閥門(4802)、三軸吸附解吸儀(41)的出口端與支管路之間的閥門(4803)，打開(kāi)頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)與第一多通道閥(81)連接的閥門(4801)、頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)的支管路上的閥門(4808，4809)、以及頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)的支管路與第二多通道閥(82)之間的主管路上的全部閥門(4804，4805，4806，4807)，利用注入系統(tǒng)雙缸泵(16)對(duì)頁(yè)巖層模型系統(tǒng)(4)的兩個(gè)巖心夾持器(42，43)進(jìn)行飽和地層水處理，逐漸加大驅(qū)替壓差，調(diào)節(jié)頁(yè)巖層模型系統(tǒng)(4)的壓力至設(shè)定值，并使得系統(tǒng)的進(jìn)液量和出液量穩(wěn)定，關(guān)閉頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)與第一多通道閥(81)和第二多通道閥(82)連接的閥門(4801，4807)；
(6)關(guān)閉注入系統(tǒng)(1)的液體中間容器(17)與第一多通道閥(81)之間的閥門(196)，打開(kāi)注入系統(tǒng)增壓泵(13)與第一多通道閥(81)之間的閥門(192)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)與第一多通道閥(81)和第二多通道閥(82)連接的閥門(361，364)，將注入系統(tǒng)高壓氣瓶(11)的氣體通過(guò)增壓，轉(zhuǎn)入致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)中的兩個(gè)巖心夾持器(31，32)進(jìn)行氣驅(qū)水操作，逐漸增大驅(qū)替壓差，利用注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(14)調(diào)節(jié)致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)的壓力至實(shí)驗(yàn)設(shè)定值，并對(duì)巖樣進(jìn)行稱重，確定巖樣含水飽和度達(dá)到原始含水飽和度，然后關(guān)閉致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)與第一多通道閥(81)和第二多通道閥(82)連接的閥門(361，364)；打開(kāi)頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)與第一多通道閥(81)和第二多通道閥(82)連接的閥門(4801，4807)，將注入系統(tǒng)高壓氣瓶(11)的氣體通過(guò)增壓轉(zhuǎn)入頁(yè)巖層模型系統(tǒng)(4)中的兩個(gè)巖心夾持器(42，
43)進(jìn)行氣驅(qū)水操作，逐漸增大驅(qū)替壓差，利用注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(14)調(diào)節(jié)頁(yè)巖層模型系統(tǒng)(4)的壓力至實(shí)驗(yàn)設(shè)定值，并對(duì)巖樣進(jìn)行稱重，確定巖樣含水飽和度達(dá)到原始含水飽和度，然后關(guān)閉在本步驟中開(kāi)啟的閥門(192，4801，4807)；
(7)設(shè)置回壓系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(54)的壓力值，調(diào)節(jié)回壓系統(tǒng)回壓閥(56)壓力，使回壓閥的壓力以恒定速率逐漸降低(優(yōu)選控制回壓以2-3MPa為步長(zhǎng)，以0.5-1h為間隔逐漸降低)，打開(kāi)煤層模型系統(tǒng)(2)、致密砂巖層模型系統(tǒng)(3)、頁(yè)巖模型系統(tǒng)(4)各自與第二多通道閥(82)連接的閥門(2907，364，4807)，模擬煤層氣/致密砂巖氣/頁(yè)巖氣合層開(kāi)采；同時(shí)分別測(cè)量煤層模型系統(tǒng)、致密砂巖層模型系統(tǒng)和頁(yè)巖層模型系統(tǒng)的氣液分離器的氣體和液體流量，合采初期，每30-60分鐘記錄一次時(shí)間和氣、液流量值，記錄各個(gè)壓力傳感器的壓力變化，數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)93的儲(chǔ)存模塊中；回壓閥(56)的壓力值降低到實(shí)驗(yàn)壓力點(diǎn)后，保持回壓系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵(54)的驅(qū)替壓力值不變，氣、液流量值數(shù)據(jù)點(diǎn)可改為10-12小時(shí)記錄一次，直到出口端沒(méi)有氣體和液體產(chǎn)出；然后關(guān)閉回壓系統(tǒng)(5)的回壓閥(56)和增壓泵(53)之間的閥門(571)，打開(kāi)回壓系統(tǒng)排空閥(575)，緩慢卸掉回壓閥(56)的壓力，記錄氣、液流量值，記錄數(shù)據(jù)點(diǎn)為10-12小時(shí)一次，直到出口端沒(méi)有氣體和液體產(chǎn)出；對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，可得到整個(gè)合層開(kāi)采過(guò)程中的壓力-時(shí)間關(guān)系，采氣量-時(shí)間關(guān)系，采液量-時(shí)間關(guān)系，采氣量-壓力關(guān)系，采液量-壓力關(guān)系，并分析模擬實(shí)驗(yàn)的整個(gè)動(dòng)態(tài)開(kāi)采過(guò)程及開(kāi)采機(jī)理。
一種模擬復(fù)合多層氣藏開(kāi)采的實(shí)驗(yàn)方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)
不能模擬原始儲(chǔ)層的溫度條件；甲烷只能吸附在水膜上，實(shí)驗(yàn)獲得的吸附量較實(shí)際情況偏小。
發(fā)明內(nèi)容
2908和閥門2909以支管路靠近第一多通道閥的一端為起點(diǎn)順序設(shè)置在支管路上，閥門2910在三軸吸附解吸儀和第三多通道閥之間連接的管路上，閥門2911在全直徑巖心夾持器和第三多通道閥之間連接的管路上，閥門2912在平板巖心夾持器和第三多通道閥之間連接的管路上。
4808和閥門4809以支管路靠近第一多通道閥的一端為起點(diǎn)順序設(shè)置在支管路上，閥門4810在三軸吸附解吸儀和第三多通道閥之間連接的管路上，閥門4811在全直徑巖心夾持器和第三多通道閥之間連接的管路上，閥門4812在平板巖心夾持器和第三多通道閥之間連接的管路上。
723、724、4個(gè)液體流量計(jì)731、732、733、734和計(jì)算機(jī)74，所述壓力傳感器分別設(shè)置在煤層模型系統(tǒng)2和頁(yè)巖模型系統(tǒng)4各自的三軸吸附解吸儀、全直徑巖心夾持器和平板模型巖心夾持器的入口端和出口端，以及致密砂巖層模型系統(tǒng)3的全直徑巖心夾持器和平板模型巖心夾持器的入口端和出口端，氣體流量計(jì)分別設(shè)置在四個(gè)氣液分離器的氣體出口端，液體流量計(jì)分別設(shè)置在四個(gè)氣體分離器的液體出口端，上述的壓力傳感器、液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)分別與計(jì)算機(jī)電連接。
4808，4809，利用頁(yè)巖系統(tǒng)油壓泵44對(duì)頁(yè)巖樣品施加軸壓至設(shè)定值，打開(kāi)頁(yè)巖模型系統(tǒng)4與第一多通道閥81連接的閥門4801，關(guān)閉頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀41出口端與支管路之間的閥門4803，向頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀41通入氣體，利用注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵14調(diào)節(jié)頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀41的壓力至設(shè)定值，直至注入系統(tǒng)高壓驅(qū)替泵14的體積不再變化為止，然后關(guān)閉頁(yè)巖模型系統(tǒng)4與第一多通道閥81連接的閥門4801；
4807，打開(kāi)煤層模型系統(tǒng)2與第一多通道閥81連接的閥門2901、煤層模型系統(tǒng)2的支管路上的閥門2908，2909、煤層模型系統(tǒng)的支管路與第二多通道閥82之間的主管路上的所有閥門
2904，2905，2906，2907、注入系統(tǒng)1的液體中間容器17與第一多通道閥81之間的閥門196，利用注入系統(tǒng)的雙缸泵16對(duì)煤層模型系統(tǒng)2的兩個(gè)巖心夾持器22，23進(jìn)行飽和地層水處理，逐漸加大驅(qū)替壓差，調(diào)節(jié)煤層模型系統(tǒng)2的壓力至設(shè)定值，并使得系統(tǒng)的進(jìn)液量和出液量穩(wěn)定，關(guān)閉煤層模型系統(tǒng)2與第一多通道閥81和第二多通道閥82連接的閥門2901，2907；打開(kāi)致密砂巖層模型系統(tǒng)3的主管路上的全部閥門361，362，363，364，利用注入系統(tǒng)1的雙缸泵
16對(duì)致密砂巖層模型系統(tǒng)3的兩個(gè)巖心夾持器31，32進(jìn)行飽和地層水處理，逐漸加大驅(qū)替壓差，調(diào)節(jié)致密砂巖層模型系統(tǒng)3的壓力至設(shè)定值，并使得系統(tǒng)的進(jìn)液量和出液量穩(wěn)定，關(guān)閉致密砂巖層模型系統(tǒng)3與第一多通道閥81和第二多通道閥82連接的閥門361，364；關(guān)閉頁(yè)巖系統(tǒng)三軸吸附解吸儀41的入口端與支管路之間的閥門4802、三軸吸附解吸儀41的出口端與支管路之間的閥門4803，打開(kāi)頁(yè)巖模型系統(tǒng)4與第一多通道閥81連接的閥門4801、頁(yè)巖模型系統(tǒng)4的支管路上的閥門4808，4809、以及頁(yè)巖模型系統(tǒng)4的支管路與第二多通道閥82之間的主管路上的全部閥門4804，4805，4806，4807，利用注入系統(tǒng)雙缸泵16對(duì)頁(yè)巖層模型系統(tǒng)4的兩個(gè)巖心夾持器42，43進(jìn)行飽和地層水處理，逐漸加大驅(qū)替壓差，調(diào)節(jié)頁(yè)巖層模型系統(tǒng)4的壓力至設(shè)定值，并使得系統(tǒng)的進(jìn)液量和出液量穩(wěn)定，關(guān)閉頁(yè)巖模型系統(tǒng)4與第一多通道閥
81和第二多通道閥82連接的閥門4801，4807；
具體實(shí)施方式
4808和閥門4809控制支路管線的開(kāi)啟和關(guān)閉，支路管線主要用于選擇性地為模型系統(tǒng)內(nèi)的巖心注入地層水和甲烷，還原地層原始條件下巖心內(nèi)的氣水分布。
54依次與氣體中間容器55、閥門571、回壓閥56連接，高精度高壓驅(qū)替泵54為氣體中間容器
55提供壓力源，控制回壓閥56的壓力。
壓力傳感器7101、7102、7103、7104、7105、7106、7107、7108、7109、7110、7111分別位于在煤層模型、致密砂巖層系統(tǒng)和頁(yè)巖層系統(tǒng)內(nèi)三軸吸附解吸儀和兩個(gè)巖心夾持器的進(jìn)口端和出口端，用于監(jiān)測(cè)流體在各層流動(dòng)過(guò)程中的壓力分布。氣液分離器27、35、47的入口端與平板巖心夾持器23、32、43的出口閥門2906、363、4806連接，出口端分別連接氣體流量計(jì)721、
722、723和液體流量計(jì)731、732、733，用于記錄經(jīng)過(guò)各層的流體流量。氣液分離器63入口端與回壓閥56的出口閥門64連接，出口端分別連接氣體流量計(jì)724和液體流量計(jì)734，用于記錄三層總的流體流量。計(jì)算機(jī)74中包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。數(shù)據(jù)采集模塊收集壓力傳感器和氣、液流量計(jì)記錄的數(shù)據(jù)，并傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)分析，可得到合層開(kāi)采過(guò)程中各層或總體的壓力—時(shí)間之間的關(guān)系，采氣量—時(shí)間之間的關(guān)系，采液量—時(shí)間之間的關(guān)系，采氣量—壓力之間的關(guān)系，采液量—壓力之間的關(guān)系等；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊可將數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理模塊得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。
4801和閥門195；
192；
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