CN111594099B - 一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种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，承载台包括承载机架、作业台及操控台，煤储层模拟机构与作业台连接，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。其具体测试方法包括设备组装，设备预制，仿真模拟及数据汇总等四个步骤。本发明可有效对不同地质结构进行仿真模拟，从而有效实现精确计量压裂作业后产气量试验精度，同时还可有效提高检测试验作业的工作效率；从而为相似煤储层条件实际下产能预测提供相对精确的参考依据，可有效的提高煤层气开采矿区设计、开采工艺及开采活动精确性和可靠性。

Description

一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置及方法，属煤层气开采技术。

背景技术

直井和水平井是目前我国地面开发煤层气的两种主要井型。水平井具有卸压面积大、产气量高、能缩短产气时间、且工艺技术相对比较成熟等特点，这一特点决定在煤层气勘探开发程度较高的地区，其应用越来越广泛。而我国煤储层渗透性普遍较低，煤层埋深600米以浅且煤储层渗透率高于0.5mD的原生结构煤、碎裂煤发育区，煤层气多分支水平井技术得到较好的推广应用。但随着煤层气开发深度的增加，煤储层渗透率低于0.5mD时，多分支水平井井筒容易坍塌、后期维护困难、产气量更多依赖煤层本身渗透率的缺点完全暴露，投入/产出比较小，应用面越来越窄。分段压裂水平井因其钻井工艺相对简单、对煤层的适应性强、且分段压裂工具及工艺不复杂、供气范围广等特点，越来越引起了人们的重视。

除了受煤储层地质条件影响外，是否具有较大经济效益是决定其分段压裂水平井能否得到较大范围推广的重要因素，而准确预测煤层气分段压裂水平井的产能是较客观对其经济效益评价的基础。采用Comet 3.0、Eclipse、CoalGas、CMG等产能模拟软件进行模拟是目前最常用的产能预测方法。这些软件都是由国外的公司基于外国的煤储层地质条件开发的，主要是美国、澳大利亚等国。而美国、澳大利亚等国家的煤储层地质条件与我国煤储层地质条件存在较大差异，储层渗透率是影响煤层气井产能的重要参数，而美国、澳大利亚等国家煤储层渗透率一般是几毫达西甚至上百毫达西，而我国煤储层渗透率普遍小于1毫达西，数量级存在明显差异，导致我国煤层气科技工作者应用这些软件时，更多是基于现场历史产气数据进行的生产动态拟合，调整参数来进行产能预测，主观性较大，不能准确的反映客观事实。一些研究者通过构建产能数学模型来对煤层气井的产能进行预测，分段压裂段数、煤储层非均质性等差异可能导致其预测结果与实际存在一定的出入。

因此，亟需研制一种装置及相应的检测方法，能针对不同的分段压裂段数、煤储层组合等，模拟储层的各种条件，进行储层条件变化及分段压裂段数变化，对各段的产能进行测试，以便较准确测试出不同储层条件、分段压裂段数等条件下煤层气分段压裂井的产能，进而为煤层气水平井工艺实施提供决策依据。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置及方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种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，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，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，数据采集装置另设至少一个操控界面，且操控界面均与操控台上端面连接，且动力加载机构、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。

进一步的，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桩结构，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。

进一步的，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直，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。

进一步的，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。

进一步的，所述产气段中，每个产气段均与至少一个作业组相互连通。

进一步的，所述气体回收机构包括气体分离装置、精密流量计、甲烷回收瓶、氮气回收瓶及压力阀，其中所述气体分离装置与承载腔的导流口相互连通，另通过导流支管分别与至少一个甲烷回收瓶和至少一个氮气回收瓶连通，所述甲烷回收瓶、氮气回收瓶相互并联，且甲烷回收瓶、氮气回收瓶与气体分离装置连接的导流支管上均设一个压力阀，所述气体分离装置与导流支管连接位置处设精密流量计，所述精密流量计和压力阀与数据采集装置电气连接。

进一步的，所述数据采集装置为基于工业计算机、PC计算机中任意一种为核心的控制电路***，所述操控界面至少一个，各操控界面间相互并联，包括至少一个多点触控显示器及一个控制箱，所述多点触控显示器与控制箱电气连接，并通过控制箱与数据采集装置电气连接，所述多点触控显示器另与操控台上端面通过转台机构铰接，且多点触控显示器光轴与水平面呈0°—90°夹角。

进一步的，所述操控台与承载机架间通过滑轨滑动连接，且所述滑轨轴线与水平面呈0°—90°夹角。

一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置的使用方法，包括如下步骤：

S1，设备组装，首先根据待检测试验实际煤层结构特点，制备与实际煤层结构特点相似度不低于80%的煤储层模拟机构，然后对承载台、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进行组装，同时将数据采集装置与外部电源***及数据通讯***连接，完成本发明装配；

S2，设备预制，在完成S1步骤后，根据实际地质条件参数，就煤层气抽采作业施工工艺要求，设定动力加载机构、煤储层模拟机构、气体回收机构运行压力，然后根据设定后的压力值向构成本发明的动力加载机构、煤储层模拟机构、气体回收机构的各气路中输高压空气，并在高压空气压力达到设定值后关闭各控制阀进行保压，且保压时间不低于30分钟，并在完成保压后即可进行后续作业，若保压失败则返回S1步骤重新进行设备组装并直至保压成功；

S3，仿真模拟，完成S2步骤后，首先驱动煤储层模拟机构内的分段储层气体产出量测试机构运行，由分段储层气体产出量测试机构对各产气段进行隔离，同时对气口进行封闭，然后根据地质结构作用力，驱动动力加载机构的围压泵、轴压泵运行，通过围压泵、轴压泵驱动围压囊袋、轴压囊袋对煤储层模拟机构的外相似材料施加轴向压力和径向压力，实现对实际地质作用力环境仿真的同时，进一步实现对外相似材料和内相似材料进行压裂造缝作业，并在围压囊袋、轴压囊袋压力值稳定后，在驱动加压泵运行，由加压泵将各氦气瓶、甲烷气瓶内甲烷气和氦气增压后输送至承载腔内，并随着承载腔体甲烷气和氦气压力值增加，驱动甲烷气和氦气渗入到煤储层模拟机构包括外相似材料空隙及料裂隙中，并由压力感应片对气体进行检测，随着裂隙内气体压力达到电磁阀设定值后，电磁阀运行，由电磁阀打开气口后通过精密流量计计量后渗入到内相似材料的空隙及料裂隙中，并由压力感应片对气体进行检测，随着裂隙内气体压力达到电磁阀设定值后，电磁阀运行，由电磁阀打开气口后通过精密流量计计量后回流到产气模拟通道内，当产气模拟通道内气体压力大于气体回收机构压力阀设定值后，产气模拟通道内气体通过导流口输送至气体回收机构的气体分离装置内，并由气体分离装置对剩余气体进行分离重新获得氦气和甲烷气，分离后的氦气和甲烷气在经过精密流量计计量后分别输送至甲烷回收瓶、氮气回收瓶中进行回收；

S4，数据汇总，在进行S3步骤作业时，各压力感应片检测的压力值及各气口处精密流量计检测的产气量检测值及气体回收机构中精密流量计计量的剩余甲烷气和氮气量进行统计汇总，然后根据采集的数据计算煤样在不同渗透率、不同储层压差、不同含气量下的气体产出量，做出压差、时间、渗透率与气体产出量的关系。

本发明面设备结构相对简单，运行自动化程度高，可有效对不同地质结构进行仿真模拟，从而有效实现精确计量压裂作业后产气量试验精度，同时还可有效提高检测试验作业的工作效率；并通过模拟不同煤储层条件下，得出排采不同压差、气体产出过程中渗透率的变化参数，及精确得出压差、含气量、渗透率、气体产出量关系，从而为相似煤储层条件实际下产能预测提供相对精确的参考依据，可有效的提高煤层气开采矿区设计、开采工艺及开采活动精确性和可靠性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为煤储层模拟机构及煤储层模拟机构与动力加载机构局部连接结构示意图；

图3为本发明方法流程图。

具体实施方式

如图1和2所示，一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置，包括承载台1、动力加载机构2、煤储层模拟机构3、气体回收机构4及数据采集装置5，其中承载台1包括承载机架101、作业台102及操控台103，其中承载机架101为轴线与水平面垂直分布的框架结构，其上端面与作业台102连接并同轴分布，侧表面与至少一个操控台103相互连接，煤储层模拟机构3通过至少三个定位夹具7与作业台102连接，其轴线与水平面平行分布，动力加载机构2、气体回收机构4及数据采集装置5均与承载机架101连接，并分别与煤储层模拟机构3相互连接，且动力加载机构2、气体回收机构4间通过煤储层模拟机构3连通，数据采集装置5另设至少一个操控界面6，且操控界面6均与操控台103上端面连接，且动力加载机构2、煤储层模拟机构3、气体回收机构4均与数据采集装置5电气连接。

重点说明的，所述动力加载机构2包括承载腔21、围压囊袋22、轴压囊袋23、氦气瓶24、甲烷气瓶25、加压泵26、围压泵27、轴压泵28、高压通气管线29、控制阀20、单向阀201、压力表202及流量计203，所述承载腔21为柱状密闭腔体结构，并包覆在煤储层模拟机构3外侧，承载腔21轴线与水平面平行分布并通过定位夹具7与作业台102连接，所述承载腔21一端设导流口204，并通过导流口204与气体回收机构4连通，所述围压囊袋22为与承载腔21同轴分布的空心管桩结构，并与承载腔21侧壁内表面连接，且围压囊袋22长度不小于承载腔21长度的80%，所述轴压囊袋23共两个，嵌于承载腔21内并与承载腔21同轴分布，且两轴压囊袋23分别与承载腔21两端面端头内侧面连接，所述氦气瓶24、甲烷气瓶25、加压泵26、围压泵27及轴压泵28均与承载机架101连接并嵌于承载机架101内，其中所述氦气瓶24、甲烷气瓶25相互并联，并分别通过加压泵26与至少一条高压通气管线连29通，各高压通气管线29相互并联并分别通过单向阀201与煤储层模拟机构3连通，且加压泵26与单向阀201之间的高压通气管线29上均设一个流量计203，所述氦气瓶24、甲烷气瓶25与加压泵26间通过控制阀20连通，且控制阀20位置处另设一个压力表202，所述高压通气管线29中，一条与氦气瓶24连接的高压通气管线29和一条与甲烷气瓶25连接的高压通气管线29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3相互连通，且各作业组沿煤储层模拟机构3轴线方向均布，作业组轴线与煤储层模拟机构3轴线垂直分布，所述围压囊袋22通过导流管与围压泵27连通，两轴压囊袋23分别通过导流管与轴压泵28连通，且围压囊袋22、轴压囊袋23与导流管连接位置处均设一个压力表202，所述控制阀20、单向阀201、压力表202及流量计203均位于承载腔21外，所述加压泵26、围压泵27、轴压泵28、控制阀20、单向阀201、压力表202及流量计203均与数据采集装置5电气连接。

需要特别说明的，所述煤储层模拟机构3包括外相似材料31、内相似材料32、弹性隔离圈33、压力感应片34、气口35及分段储层气体产出量测试机构36，所述内相似材料32为圆柱体结构，所述外相似材料31为与内相似材料32同轴分布的空心管桩结构，包覆在内相似材料32外，且外相似材料31、内相似材料32间通过弹性隔离圈33相互连接并构成一个独立产气段301，所述独立产气段301的内相似材料323中设一条与内相似材料32同轴分布的产气模拟37通道，所述弹性隔离圈33上均布若干气口35，且所述外相似材料31、内相似材料32均通过气口35相互连通，且内相似材料32另通过气口35与产气模拟通道37连通，所述独立产气段301至少两个，各独立产气段301间通过密封环38相互连接，同轴分布并相互连通，且各独立产气段301分别设至少一个分段储层气体产出量测试机构36并与动力加载机构2的至少一条高压通气管线29连通，所述分段储层气体产出量测试机构36数量与气口35数量一直，并位于各气口35位置处，所述压力感应片34若干，环绕外相似材料31轴线分别均布在外相似材料31外侧面、气口35对应的弹性隔离圈33外侧面和内侧面以及产气模拟通道37侧表面，所述分段储层气体产出量测试机构36及压力感应片34分别与数据采集装置5电气连接。

进一步说明的，所述分段储层气体产出量测试机构36包括电控开关361、电磁阀362、精密流量计363，其中所述电控开关361若干，各电控开关361嵌于产气模拟通道37内并位于产气模拟通道37、产气通道38连通位置处，产气模拟通道37、产气通道38间及相邻两个产气段301间均通过电控开关361连通，所述电磁阀362、精密流量计363若干，且一个电磁阀362和一个精密流量计363构成一个检测组，所述检测组数量与气口35数量一致，且每个气口35内均设一个检测组，其中电磁阀362与气口35同轴分布，其排气端与精密流量计363相互连通，所述精密流量计363与产气通道368连通，所述电控开关361、电磁阀362、精密流量计363均与数据采集装置5电气连接。

进一步优化的，所述产气段301中，每个产气段301均与至少一个作业组相互连通。

需要说明的，所述气体回收机构4包括气体分离装置41、精密流量计363、甲烷回收瓶42、氮气回收瓶43及压力阀44，其中所述气体分离装置41与承载腔21的导流口204相互连通，另通过导流支管46分别与至少一个甲烷回收瓶42和至少一个氮气回收瓶43连通，所述甲烷回收瓶42、氮气回收瓶43相互并联，且甲烷回收瓶42、氮气回收瓶43与气体分离装置41连接的导流支管46上均设一个压力阀44，所述气体分离装置与导流支管连接位置处设精密流量计363，所述精密流量计363和压力阀44与数据采集装置5电气连接。

本实施例中，所述数据采集装置5为基于工业计算机、PC计算机中任意一种为核心的控制电路***，所述操控界面6至少一个，各操控界面6间相互并联，包括至少一个多点触控显示器61及一个控制箱62，所述多点触控显示器61与控制箱62电气连接，并通过控制箱62与数据采集装置5电气连接，所述多点触控显示器61另与操控台103上端面通过转台机构63铰接，且多点触控显示器61光轴与水平面呈0°—90°夹角。

进一步优化的，所述操控台103与承载机架10间通过滑轨104滑动连接，且所述滑轨104轴线与水平面呈0°—90°夹角。

如图3所示，一种煤层气分段压裂水平井产能模拟测试装置的使用方法，包括如下步骤：

S1，设备组装，首先根据待检测试验实际煤层结构特点，制备与实际煤层结构特点相似度不低于80%的煤储层模拟机构，然后对承载台、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进行组装，同时将数据采集装置与外部电源***及数据通讯***连接，完成本发明装配；

S2，设备预制，在完成S1步骤后，根据实际地质条件参数，就煤层气抽采作业施工工艺要求，设定动力加载机构、煤储层模拟机构、气体回收机构运行压力，然后根据设定后的压力值向构成本发明的动力加载机构、煤储层模拟机构、气体回收机构的各气路中输高压空气，并在高压空气压力达到设定值后关闭各控制阀进行保压，且保压时间不低于30分钟，并在完成保压后即可进行后续作业，若保压失败则返回S1步骤重新进行设备组装并直至保压成功；

S3，仿真模拟，完成S2步骤后，首先驱动煤储层模拟机构内的分段储层气体产出量测试机构运行，由分段储层气体产出量测试机构对各产气段进行隔离，同时对气口进行封闭，然后根据地质结构作用力，驱动动力加载机构的围压泵、轴压泵运行，通过围压泵、轴压泵驱动围压囊袋、轴压囊袋对煤储层模拟机构的外相似材料施加轴向压力和径向压力，实现对实际地质作用力环境仿真的同时，进一步实现对外相似材料和内相似材料进行压裂造缝作业，并在围压囊袋、轴压囊袋压力值稳定后，在驱动加压泵运行，由加压泵将各氦气瓶、甲烷气瓶内甲烷气和氦气增压后输送至承载腔内，并随着承载腔体甲烷气和氦气压力值增加，驱动甲烷气和氦气渗入到煤储层模拟机构包括外相似材料空隙及料裂隙中，并由压力感应片对气体进行检测，随着裂隙内气体压力达到电磁阀设定值后，电磁阀运行，由电磁阀打开气口后通过精密流量计计量后渗入到内相似材料的空隙及料裂隙中，并由压力感应片对气体进行检测，随着裂隙内气体压力达到电磁阀设定值后，电磁阀运行，由电磁阀打开气口后通过精密流量计计量后回流到产气模拟通道内，当产气模拟通道内气体压力大于气体回收机构压力阀设定值后，产气模拟通道内气体通过导流口输送至气体回收机构的气体分离装置内，并由气体分离装置对剩余气体进行分离重新获得氦气和甲烷气，分离后的氦气和甲烷气在经过精密流量计计量后分别输送至甲烷回收瓶、氮气回收瓶中进行回收；

S4，数据汇总，在进行S3步骤作业时，各压力感应片检测的压力值及各气口处精密流量计检测的产气量检测值及气体回收机构中精密流量计计量的剩余甲烷气和氮气量进行统计汇总，然后根据采集的数据计算煤样在不同渗透率、不同储层压差、不同含气量下的气体产出量，做出压差、时间、渗透率与气体产出量的关系。

本发明面设备结构相对简单，运行自动化程度高，可有效对不同地质结构进行仿真模拟，从而有效实现精确计量压裂作业后产气量试验精度，同时还可有效提高检测试验作业的工作效率；并通过模拟不同煤储层条件下，得出排采不同压差、气体产出过程中渗透率的变化参数，及精确得出压差、含气量、渗透率、气体产出量关系，从而为相似煤储层条件实际下产能预测提供相对精确的参考依据，可有效的提高煤层气开采矿区设计、开采工艺及开采活动精确性和可靠性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

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。

4.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：所述产气段中，每个产气段均与至少一个作业组相互连通。

5.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，所述气体回收机构包括气体分离装置、精密流量计、甲烷回收瓶、氮气回收瓶及压力阀，其中所述气体分离装置与承载腔的导流口相互连通，另通过导流支管分别与至少一个甲烷回收瓶和至少一个氮气回收瓶连通，所述甲烷回收瓶、氮气回收瓶相互并联，且甲烷回收瓶、氮气回收瓶与气体分离装置连接的导流支管上均设一个压力阀，所述气体分离装置与导流支管连接位置处设精密流量计，所述精密流量计和压力阀与数据采集装置电气连接。

6.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，所述数据采集装置为基于工业计算机、PC计算机中任意一种为核心的控制电路***，所述操控界面至少一个，各操控界面间相互并联，包括至少一个多点触控显示器及一个控制箱，所述多点触控显示器与控制箱电气连接，并通过控制箱与数据采集装置电气连接，所述多点触控显示器另与操控台上端面通过转台机构铰接，且多点触控显示器光轴与水平面呈0°—90°夹角。

7.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，所述操控台与承载机架间通过滑轨滑动连接，且所述滑轨轴线与水平面呈0°—90°夹角。

8.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的使用方法，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的使用方法包括如下步骤：

S1，设备组装，首先根据待检测试验实际煤层结构特点，制备与实际煤层结构特点相似度不低于80%的煤储层模拟机构，然后对承载台、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进行组装，同时将数据采集装置与外部电源***及数据通讯***连接，完成装配；

S2，设备预制，在完成S1步骤后，根据实际地质条件参数，就煤层气抽采作业施工工艺要求，设定动力加载机构、煤储层模拟机构、气体回收机构运行压力，然后根据设定后的压力值向动力加载机构、煤储层模拟机构、气体回收机构的各气路中输高压空气，并在高压空气压力达到设定值后关闭各控制阀进行保压，且保压时间不低于30分钟，并在完成保压后即可进行后续作业，若保压失败则返回S1步骤重新进行设备组装并直至保压成功；

S3，仿真模拟，完成S2步骤后，首先驱动煤储层模拟机构内的分段储层气体产出量测试机构运行，由分段储层气体产出量测试机构对各产气段进行隔离，同时对气口进行封闭，然后根据地质结构作用力，驱动动力加载机构的围压泵、轴压泵运行，通过围压泵、轴压泵驱动围压囊袋、轴压囊袋对煤储层模拟机构的外相似材料施加轴向压力和径向压力，实现对实际地质作用力环境仿真的同时，进一步实现对外相似材料和内相似材料进行压裂造缝作业，并在围压囊袋、轴压囊袋压力值稳定后，再驱动加压泵运行，由加压泵将各氦气瓶、甲烷气瓶内甲烷气和氦气增压后输送至承载腔内，并随着承载腔体甲烷气和氦气压力值增加，驱动甲烷气和氦气渗入到煤储层模拟机构包括外相似材料空隙及料裂隙中，并由压力感应片对气体进行检测，随着裂隙内气体压力达到电磁阀设定值后，电磁阀运行，由电磁阀打开气口后通过精密流量计计量后渗入到内相似材料的空隙及料裂隙中，并由压力感应片对气体进行检测，随着裂隙内气体压力达到电磁阀设定值后，电磁阀运行，由电磁阀打开气口后通过精密流量计计量后回流到产气模拟通道内，当产气模拟通道内气体压力大于气体回收机构压力阀设定值后，产气模拟通道内气体通过导流口输送至气体回收机构的气体分离装置内，并由气体分离装置对剩余气体进行分离重新获得氦气和甲烷气，分离后的氦气和甲烷气在经过精密流量计计量后分别输送至甲烷回收瓶、氮气回收瓶中进行回收；

S4，数据汇总，在进行S3步骤作业时，各压力感应片检测的压力值及各气口处精密流量计检测的产气量检测值及气体回收机构中精密流量计计量的剩余甲烷气和氮气量进行统计汇总，然后根据采集的数据计算煤样在不同渗透率、不同储层压差、不同含气量下的气体产出量，做出压差、时间、渗透率与气体产出量的关系。

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