一種測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤層氣開發(fā)滲流力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣是一種重要的非常規(guī)天然氣資源，它主要以吸附態(tài)賦存于煤巖基質(zhì)孔隙表面。開發(fā)煤層氣時，采用排水降壓的方式，使吸附氣發(fā)生解吸，然后通過割理(煤巖中的裂縫主要是割理)滲流到生產(chǎn)井筒。割理是煤層氣流到生產(chǎn)井的主要通道，由面割理和端割理組成，二者均與煤層基本垂直，且二者之間也近乎垂直。割理的特征使得煤巖滲透率具有各向異性，即煤巖面割理、端割理和垂向的三個滲透率各不相同。對煤巖各方向的滲透率進(jìn)行實(shí)驗測量，是煤層氣開發(fā)中的一項重要基礎(chǔ)工作。
[0003]目前測定煤巖滲透率的方法通常是:首先從煤心或煤塊上鉆取圓柱狀的小煤樣，其直徑為25mm或38mm，長度與直徑之比大于或等于I;然后將煤樣端面切平整，并將端面和柱面打磨光滑，然后將煤樣外圍涂上幾層硅橡膠，并套上橡膠套放入夾持器中；然后沿著垂直煤端面的方向進(jìn)行注采;最后利用注入壓力、流出壓力和流量等數(shù)據(jù)，根據(jù)達(dá)西定律計算滲透率。
[0004]這種實(shí)驗方法主要有三個缺陷:(I)測量的滲透率誤差較大，因為煤巖是一種比較脆而易碎的物質(zhì)，從煤心或煤塊中鉆取圓柱狀的小煤樣時，容易破壞煤中的割理和其它裂縫；(2)測量煤巖面割理方向、端割理方向和垂向三個方向的滲透率時，實(shí)驗工作量重復(fù)性較大，因為需要沿著三個不同方向分別鉆取圓柱狀的小煤樣，每個煤樣只能用于測定一個方向的滲透率；(3)測量的滲透率受煤巖非均質(zhì)性的影響較大，因為煤的非均質(zhì)性比較強(qiáng)，鉆取的巖心并一定能較好地代表煤塊、更不能代表煤層的滲透率。
[0005]此外，在常規(guī)油氣藏滲透率測定實(shí)驗中，對于各向異性較強(qiáng)的儲層的巖心，還有另外一種測定各向滲透率的方法，其主要步驟是:沿柱形巖心軸線鉆孔，從中心圓孔注入流體，然后測量巖心外壁各方向的流量，以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計算巖心各向異性滲透率的主方向和主值。該方法存在的問題是測取巖心外壁各方向的流量較困難且不太準(zhǔn)確，而且在求解時各向異性滲流分析比較困難。
[0006]另外，現(xiàn)有采用的測定原煤滲透率的實(shí)驗裝置，在煤樣的每個面僅連接一個流體管線接頭作為流體流動通道，對于常規(guī)滲透率實(shí)驗而言，由于煤樣較小，單個管線注入后煤樣內(nèi)流線仍然可以近似為線性流，但如果采用煤樣為“不規(guī)則大尺寸”樣品，若仍采用單個流體管線注入，由于管線與樣品接觸面積較小，其流型將不在是簡單的線性流，而可能呈現(xiàn)放射性的球形流，但由于現(xiàn)有的實(shí)驗裝置可能與常規(guī)的一維線性流型存在一定偏差，而球形流公式處理實(shí)驗數(shù)據(jù)較為復(fù)雜，影響測試及數(shù)據(jù)處理的精度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種使得測試裝置的流型接近線性流假設(shè)，提高測試及數(shù)據(jù)處理精度的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出了一種測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，包括煤巖夾持機(jī)構(gòu)、流體注入機(jī)構(gòu)和流量計量機(jī)構(gòu)，所述流體注入機(jī)構(gòu)和所述流量計量機(jī)構(gòu)分別與所述煤巖夾持機(jī)構(gòu)相連，所述煤巖夾持機(jī)構(gòu)包括夾持器，所述夾持器具有圓柱狀鋼質(zhì)容器外殼，在所述鋼質(zhì)容器外殼內(nèi)容裝有煤樣密封塊，所述煤樣密封塊包括立方體狀煤樣，分別設(shè)置于所述立方體狀煤樣的各個表面上的多個流體管線接頭，以及包裹于所述煤樣和所述流體管線接頭外部的環(huán)氧樹脂密封層，在所述煤樣密封塊與所述鋼質(zhì)容器外殼的內(nèi)壁之間的空腔中填充有增壓流體，各所述流體管線接頭上分別連接有與所述煤樣的各個表面相連通的多條流體管線，各所述流體管線經(jīng)由所述環(huán)氧樹脂密封層、填充有所述增壓流體的所述鋼質(zhì)容器外殼的空腔及所述鋼質(zhì)容器外殼的殼體延伸至所述鋼質(zhì)容器外殼的外部。
[0009]如上所述的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，其中，在所述圓柱狀鋼質(zhì)容器外殼的柱面、頂面和底面分別開設(shè)有與各所述流體管線相對應(yīng)的多個孔眼，各所述流體管線分別穿過其鄰近對應(yīng)的所述孔眼并延伸至所述鋼質(zhì)容器外殼的外部。
[0010]如上所述的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，其中，在所述圓柱狀鋼質(zhì)容器外殼的頂面還開設(shè)有用于與外部圍壓栗相連接的圍壓注入孔。
[0011]如上所述的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，其中，所述圓柱狀鋼質(zhì)容器外殼的柱面上的孔眼設(shè)有30-50個。
[0012]如上所述的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，其中，沿所述柱面的周向均勻分布有10-16排孔眼，且每排孔眼由沿軸向設(shè)置的3個所述孔眼構(gòu)成，在各排所述孔眼中相鄰的兩所述孔眼之間的間距為50mm。
[0013]如上所述的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，其中，所述圓柱狀鋼質(zhì)容器外殼的頂面的孔眼設(shè)有5-10個。
[0014]如上所述的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，其中，在所述頂面分布有2-3排孔目艮，每排孔眼由等間距設(shè)置的3個所述孔眼構(gòu)成，在各排孔眼中相鄰的兩所述孔眼之間的間距為100mm。
[0015]如上所述的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，其中，所述圓柱狀鋼質(zhì)容器外殼的底面的孔眼設(shè)有5-10個。
[0016]如上所述的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，其中，在所述底面分布有2-3排孔目艮，每排孔眼由等間距設(shè)置的3個所述孔眼構(gòu)成，在各排孔眼中相鄰的兩所述孔眼之間的間距為100mm。
[0017]如上所述的測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，其中，在所述鋼質(zhì)容器外殼的外側(cè)設(shè)有旋轉(zhuǎn)支架，所述鋼質(zhì)容器外殼通過樞軸能轉(zhuǎn)動的懸接于所述旋轉(zhuǎn)支架的兩端。
[0018]本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于:
[0019]由于本實(shí)用新型在煤樣的各個表面分別設(shè)有多條流體管線，且在圓柱狀鋼質(zhì)容器外殼的柱面、頂面和底面分別開設(shè)有與各流體管線相對應(yīng)的多個孔眼，使得由外部注入的液體或立方體狀煤樣的各個表面流出的液體通過在各個表面上設(shè)置的流體管線導(dǎo)入立方體狀煤樣內(nèi)或?qū)С鲣撡|(zhì)容器外殼，再收集至流量計量機(jī)構(gòu)進(jìn)行流量計量，這樣從而可以準(zhǔn)確地得到立方體狀煤樣各向的滲流數(shù)據(jù)，提高測試及數(shù)據(jù)處理精度，使得測試裝置的流型接近線性流假設(shè)，按照多個氣水比重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗，最終繪制相對準(zhǔn)確地滲透率曲線。
【附圖說明】
[0020]在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本實(shí)用新型公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本實(shí)用新型的理解，并不是具體限定本實(shí)用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實(shí)施本實(shí)用新型。
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置的整體流程圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型的夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置使用時的橫截面剖視示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記說明:
[0025]1-夾持器;2-圓柱狀鋼質(zhì)容器外殼;3-煤樣密封塊;4-立方體狀煤樣;5-流體管線接頭;6-環(huán)氧樹脂密封層;7-流體管線;8-孔眼；9-圍壓注入孔；10-旋轉(zhuǎn)支架；11-第一增壓栗；12-儲罐；13-第一氣體增壓容器；14-第一液體增壓容器；16-第二增壓栗；17-第二液體增壓容器；18-第三增壓栗；19-硅油增壓容器;21-氣液分離管；22-量筒；23-氣體質(zhì)量流量計;24-定時閥；101-空腔。
【具體實(shí)施方式】
[0026]結(jié)合附圖和本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的描述，能夠更加清楚地了解本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，僅用于解釋本實(shí)用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本實(shí)用新型的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本實(shí)用新型的范圍。
[0027]請參考圖1、圖2、圖3，分別為本實(shí)用新型測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置的整體流程圖；圖2為本實(shí)用新型的夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型使用時的橫截面剖視示意圖。
[0028]如圖1所示，本實(shí)用新型測定煤巖各向滲透率的實(shí)驗裝置，包括煤巖夾持機(jī)構(gòu)、流體注入機(jī)構(gòu)和流量計量機(jī)構(gòu)，流體注入機(jī)構(gòu)和流量計量機(jī)構(gòu)分別與煤巖夾持機(jī)構(gòu)相連，具體地講，流體注入機(jī)構(gòu)包括第一增壓栗11、儲罐12、第一氣體增壓容器13、第一液體增壓容器14、第二增壓栗16、第二液體增壓容器17、第三增壓栗18和硅油增壓容器19，第一增壓栗11可將第一氣體增壓容器13中的氣體和第一液體增壓容器14中水進(jìn)行加壓，形成一定的注入氣水比和壓力；第二增壓栗16可將第二液體增壓容器17中的水進(jìn)行加壓，形成一定的流出端壓力；第三增壓栗18可對硅油增壓容器19中的硅油加壓，將硅油注入到夾持器I中，形成一定的圍壓。流量計量機(jī)構(gòu)包括氣液分離管21、量筒22、氣體質(zhì)量流量計23和定時閥24，以實(shí)驗方案要求的注入壓力、流出壓力和圍壓進(jìn)行實(shí)驗，流出物進(jìn)入氣液分離管21發(fā)生分離，用量筒22收集計量水，用氣體質(zhì)量流量計23收集計量氣的流量，為了提高實(shí)驗計量的精度，利用定時閥24控制液體收集管線的開關(guān)。當(dāng)測定煤巖的絕對滲透率時，只需注入水；當(dāng)測定煤巖的氣水兩相相對滲透率時，需按照多個氣水比重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗，最終繪制相對滲透率曲線。上述流體注入機(jī)構(gòu)、流量計量機(jī)構(gòu)與煤巖夾持機(jī)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)及工作流程均為已有技術(shù)，在此不再詳細(xì)說明。
[0029]在本實(shí)用新型中，煤巖夾持機(jī)構(gòu)包括夾持器I