CN116163710A - 一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法 - Google Patents
一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116163710A CN116163710A CN202310068080.3A CN202310068080A CN116163710A CN 116163710 A CN116163710 A CN 116163710A CN 202310068080 A CN202310068080 A CN 202310068080A CN 116163710 A CN116163710 A CN 116163710A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- box body
- visual
- pulverized coal
- outlet
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 148
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 title claims abstract description 123
- 238000013508 migration Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000005012 migration Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 110
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 53
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 53
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 44
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 abstract 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/002—Survey of boreholes or wells by visual inspection
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/10—Locating fluid leaks, intrusions or movements
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法，箱体上设有入口和出口，箱体的入口与泵入装置连接，空心可视化管柱上设有能够与箱体的出口密封连接的密封连接口，箱体的出口与密封接口连接且箱体出口的角度可调，密封连接口作为空心可视化管柱的入口，空心可视化管柱上还设有出口，空心可视化管柱的出口与分离器的入口连接，分离器用于固液分离，计量装置用于对分离器分离出的固体的质量进行计量，箱体是透明的，可视化监控装置用于实时拍摄箱体内腔的图像。本发明能够实现煤层不同射孔角度体积压裂裂缝内煤粉向水平井水平段井筒内运移的实时监测和定量表征，为压裂射孔设计提供技术支持，提高煤层气采收率。
Description
技术领域
本发明属于石油与天然气开发技术领域，主要用于抑制煤层体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟，特别涉及一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法。
背景技术
随着常规油气资源逐渐进入开发的中后期，而非常规储层油气资源储量十分丰富，所以需要加大力度开发非常规油气资源。煤层气资源储量丰富，开发潜力大，可作为清洁能源的优质补充。近年来，煤层气开发井逐渐由直井向水平井发展，但由于煤层抗拉及抗压强度低、弹性模量小、泊松比小，易破碎和坍塌，所以在对储层进行压裂时会产出大量煤粉，煤粉在储层中沉降不仅影响流体运移通道，导致渗透率降低，而且煤粉运移到井内聚集沉淀或进入排采***，将导致埋泵和卡泵，引起频繁检泵和修井作业，严重影响煤层气井的排采进而影响煤层气井产气潜力。由于重力作用，如果煤层压裂裂缝在水平段顶部，裂缝中的煤粉会更易于沉入井筒中从而影响煤层气稳定开采。而针对煤层气水平井开发进行定向射孔，在水平段顶部压裂裂缝长度为下部裂缝三分之一到二分之一，可减小煤粉运移到井筒。
因此，通过模拟煤层体积压裂裂缝内煤粉向井筒内运移从而为减少煤层气实际开采过程中煤粉向井筒中运移量提供理论依据，实现煤层气井产能最大化具有重要意义。目前为止，用于抑制煤层体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的方法包括在煤层气开发选区和布井阶段对构造、水文、煤体结构等影响煤粉产出的静态地质因素进行地质分析和地球物理解释从而避开易产出煤粉区域和层段；对无机矿物含量高煤层采用酸化压裂减少次生煤粉的生成；对产煤粉的井采用煤粉浓度监测，当煤粉浓度达到设定浓度后产生预警提示。然而，地质分析和地球物理解释方法的预测分析结果与实际可能有差异；酸化压裂技术易伤害储层；煤粉浓度监测无法进行实时监测。因此，亟需形成一套经济、实用的抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法。
发明内容
为了解决上述难题，本发明的目的在于提供一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法，本发明能够实现煤层不同射孔角度体积压裂裂缝内煤粉向水平井水平段井筒内运移的实时监测和定量表征，为压裂射孔设计提供技术支持，提高煤层气采收率。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，包括空心可视化管柱、箱体、泵入装置、分离器、计量装置和可视化监控装置，所述空心可视化管柱用于模拟煤层气开采中水平井的水平段井筒，箱体用于模拟体积压裂过程中产生的裂缝，箱体上设有入口和出口，箱体的入口与泵入装置连接，泵入装置用于向箱体中泵入煤粉与液体的混合液，空心可视化管柱上设有能够与箱体的出口密封连接的密封连接口，箱体的出口与所述密封接口连接且箱体出口的角度可调，所述密封连接口作为空心可视化管柱的入口，空心可视化管柱上还设有出口，空心可视化管柱的出口与分离器的入口连接，分离器用于固液分离，计量装置用于对分离器分离出的固体的质量进行计量，所述箱体是透明的，可视化监控装置用于实时拍摄箱体内腔的图像。
优选的，所述箱体采用一端设有出口、内腔表面平滑的回转体，箱体的入口设置于箱体的中部或底部。
优选的，所述箱体的形状为中间大、两端小的形状(如梭形、椭球形、橄榄球形)，箱体的入口设置于箱体的中部或一端的底部，箱体的出口位于箱体另一端的端部。所述箱体的形状还可以采用酒瓶状，箱体本体要平滑过渡形成出口。要保证箱体本体的向箱体的出口方向上平滑过渡、无死角，保证箱体内煤粉能顺滑地流向箱体的出口，要避免煤粉不会因为箱体本身的形状而滞留在箱体内。
优选的，所述空心可视化管柱的上侧和下侧均设有所述密封连接口，当箱体的出口与空心可视化管柱上其中一个密封连接口连接时，其余的密封连接口均通过密封装置封闭。
优选的，空心可视化管柱的密封连接口具有旋转结构，箱体的出口通过旋转结构与空心可视化管柱的密封连接口连接，旋转结构具有流通通道，旋转结构的流通通道的入口与箱体的出口连通，旋转结构的流通通道的出口与空心可视化管柱的内腔连通，通过所述旋转结构能够调节箱体向空心可视化管柱的内腔注入煤粉与液体的混合液的流向、实现箱体出口角度的调节。
优选的，所述泵入装置包括煤粉盒、注粉管线、三通阀、储液罐、注水管线、注入管线和注入泵，煤粉盒通过注粉管线与三通阀的第一接口连接，储液罐通过注水管线与三通阀的第二接口连接，三通阀的第三接口通过注入管线与注入泵的入口连接，注入泵的出口通过管路与箱体的入口连接，三通阀的第一接口和第二接口均设有流量调节装置。
优选的，所述计量装置包括收集桶和天平，收集桶设置于天平上，分离器的固体出口连接有出粉管线，出粉管线伸入收集桶的内腔。
优选的，分离器的液体出口通过第一出液管线连接有真空泵，真空泵的出口连接有第二出液管线，第二出液管线的出口连接有废液收集桶；
所述空心可视化管柱和箱体均设置于可视化玻璃板箱中，空心可视化管柱包括透明的圆筒和圆筒两端分别密封连接的第一固定体和第二固定体，第一固定体和第二固定体均设置于可视化玻璃板箱的内腔；
可视化监控装置采用高精度拍摄仪。
优选的，还包括数据接收与控制中心，所述泵入装置、真空泵、可视化监控装置和计量装置均与数据接收与控制中心连接；
数据接收与控制中心能够控制泵入装置的启停，当需要向箱体中泵入煤粉与液体的混合液时，数据接收与控制中心控制泵入装置启动；当箱体内腔被煤粉堵塞、或需要停止向箱体中泵入煤粉与液体的混合液时，数据接收与控制中心能够控制泵入装置停止；
数据接收与控制中心还能够接收和存储计量装置测量的分离器分离出的固体的质量；
数据接收与控制中心还能控制抽真空泵的启停，当需要真空泵开启时，数据接收与控制中心控制真空泵开启；当需要真空泵停止时，数据接收与控制中心控制真空泵停止。
本发明还提供了一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟方法，该方法利用本发明如上所述的抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置进行，包括如下过程：
调节箱体出口与空心可视化管柱轴线直线的夹角至预设角度，通过泵入装置将煤粉与液体的混合液泵入箱体中，进入箱体中的混合液中一部分煤粉在箱体中沉积，其余煤粉随液体流入空心可视化管柱中；
空心可视化管柱中的煤粉与液体的混合液流入分离器并进行固液分离，经分离器分离出的煤粉通过计量装置进行称量；
计算煤粉运移到空心可视化管柱的质量占总注入煤粉总质量的比例，其中，总注入煤粉总质量为泵入装置在向箱体中泵入的煤粉与液体的混合液中煤粉的质量，煤粉运移到空心可视化管柱的质量为总注入煤粉总质量与分离器分离出的煤粉的质量之差。
本发明具有如下有益效果：
本发明抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置中，利用箱体能够模拟体积压裂过程中产生的裂缝，利用泵入装置能够向箱体中泵入煤粉与液体的混合液，模拟体积压裂，利用空心可视化管柱能够模拟煤层气开采中水平井的水平段井筒，箱体的出口与所述密封接口连接且箱体出口的角度可调，这样能够实现煤层不同射孔角度体积压裂裂缝内煤粉向水平井水平段井筒内运移，利用分离器能够对空心可视化管柱流出的混合液进行液固分离，将混合液中的煤粉分离出来，利用计量装置能够对分离器分离出的固体的质量进行计量，进而得出在此种箱体放置方式和角度下煤粉运移到空心可视化管柱的重量占总注入煤粉总重量的比例，为压裂射孔设计提供技术支持，提高煤层气采收率。利用可视化监控装置能够实时拍摄箱体内腔的图像，以判断箱体内煤粉分布情况，若发现煤粉在箱体内发生堵塞现象，立即停止向箱体中泵入煤粉与液体的混合液，保证实验的安全。此外，分离器分离出的煤粉能够被回收，收集的煤粉可重复利用，节省宝贵的井底岩心。此外，利用本发明的可视化模拟装置能够降低实验相关的费用，可行性高。本发明只需要少量井底岩心研磨成煤粉和所需要的实验液体即可实现测试，实验装置本身造价较低，且受环境影响较小，实验的可行性较高。
附图说明
图1为本发明抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中井筒上方射孔示意图。
图3为本发明实施例中井筒下方射孔30°示意图
图中，1煤粉盒、2注粉管线、3三通阀、4储液罐、5注水管线、6注入管线、7注入泵、8第一固定体、11第一密封连接口、12第二密封连接口、13空心可视化管柱、14箱体、15高精度拍摄仪、16可视化玻璃板箱、17第二固定体、18流出管线、19分离器、20出粉管线、21收集桶、22高精度拍摄仪数据传输线、23天平、24天平数据传输线、25数据传输线、26第一出液管线、27真空泵、28第二出液管线、29废液收集桶、30数据线、31数据接收与控制中心。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
参见图1-图3，本发明抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，包括空心可视化管柱13、箱体14、泵入装置、分离器19、计量装置和可视化监控装置，所述空心可视化管柱13用于模拟煤层气开采中水平井的水平段井筒，箱体14用于模拟体积压裂过程中产生的裂缝，箱体14上设有入口和出口，箱体14的入口与泵入装置连接，泵入装置用于向箱体14中泵入煤粉与液体的混合液，空心可视化管柱13上设有能够与箱体14的出口密封连接的密封连接口，箱体14的出口与所述密封接口连接且箱体14出口的角度可调，所述密封连接口作为空心可视化管柱13的入口，空心可视化管柱13上还设有出口，空心可视化管柱13的出口与分离器19的入口连接，分离器19用于固液分离，计量装置用于对分离器19分离出的固体的质量进行计量，所述箱体14是透明的，可视化监控装置用于实时拍摄箱体14内腔的图像。
本发明上述可视化模拟装置的工作过程包括：
调节箱体14出口与空心可视化管柱13轴线直线的夹角至预设角度，通过泵入装置将煤粉与液体的混合液泵入箱体14中，进入箱体14中的混合液中一部分煤粉在箱体14中沉积，其余煤粉随液体流入空心可视化管柱13中；
空心可视化管柱13中的煤粉与液体的混合液流入分离器19并进行固液分离，经分离器19分离出的煤粉通过计量装置进行称量；
计算煤粉运移到空心可视化管柱13的质量占总注入煤粉总质量的比例，其中，总注入煤粉总质量为泵入装置在向箱体14中泵入的煤粉与液体的混合液中煤粉的质量，煤粉运移到空心可视化管柱13的质量为总注入煤粉总质量与分离器19分离出的煤粉的质量之差。
参见图1-图3，本发明箱体14采用一端设有出口、内腔表面平滑的回转体，箱体14的入口设置于箱体14的中部或底部，这样能够使得混合液中的煤粉能够平顺地进入空心可视化管柱13内，有利于煤粉的运移。
本发明述箱体14典型的形状可以为中间大、两端小的形状，如梭形、椭球形、橄榄球形，箱体14的入口设置于箱体14的中部或一端的底部，箱体14的出口位于箱体14另一端的端部。述箱体的形状还可以采用酒瓶状，箱体本体要平滑过渡形成出口。要保证箱体本体的向箱体的出口方向上平滑过渡、无死角，保证箱体内煤粉能顺滑地流向箱体的出口，要避免煤粉不会因为箱体本身的形状而滞留在箱体内。
参见图2和图3，为了能够模拟水平井不同位置的射孔，本发明空心可视化管柱13的上侧和下侧均设有所述密封连接口，用于分别模拟水平井段顶部射孔和底部射孔，当箱体14的入口与空心可视化管柱13上其中一个密封连接口连接时，其余的密封连接口均通过密封装置封闭。密封装置可以为与密封连接口相适配的密封塞或密封螺栓等，要保证密封后不漏液、***压。
本发明空心可视化管柱13的密封连接口具有旋转结构，箱体14的出口通过旋转结构与空心可视化管柱13的密封连接口连接，旋转结构的内部具有流通通道，旋转结构的流通通道的入口与箱体14的出口连通，旋转结构的流通通道的出口与空心可视化管柱13的内腔连通，通过所述旋转结构能够调节箱体14向空心可视化管柱13的内腔注入煤粉与液体的混合液的流向、实现箱体14出口角度的调节，旋转结构可采用球头式的万向连接结构。
本发明泵入装置的一种典型结构如图1所示，包括煤粉盒1、注粉管线2、三通阀3、储液罐4、注水管线5、注入管线6和注入泵7，煤粉盒1通过注粉管线2与三通阀3的第一接口连接，储液罐4通过注水管线5与三通阀3的第二接口连接，三通阀3的第三接口通过注入管线6与注入泵7的入口连接，注入泵7的出口通过管路与箱体14的入口连接，三通阀3的第一接口和第二接口均设有流量调节装置，利用这两处流量调节装置能分别调节煤粉的流量和液体的流量，进而确保混合液中煤粉与液体的比例。注入泵7工作后能够将煤粉盒1中的煤粉和储液罐4中的液体吸入三通阀3中，煤粉与液体在三通阀3中混合形成混合液并被注入泵7泵入箱体14。
本发明计量装置的一种典型结构如图1所示，包括收集桶21和天平23，收集桶21设置于天平23上，分离器19的固体出口连接有出粉管线20，出粉管线20伸入收集桶21的内腔，出粉管线20只是伸入收集桶21中，两者不做任何硬连接，以保证天平23能够实时、精确测量得到分离器19分离出煤粉的质量。
本发明分离器19的液体出口通过第一出液管线26连接有真空泵27，真空泵27的出口连接有第二出液管线28，第二出液管线28的出口连接有废液收集桶29；在试验开始前以及结束后，能够通过真空泵27的负压作用对整个模拟装置的管路进行清洁，以免影响实验的精确度。
空心可视化管柱13和箱体14均设置于可视化玻璃板箱16中，可视化玻璃板箱16，空心可视化管柱13包括透明的圆筒和圆筒两端分别密封连接的第一固定体8和第二固定体17，第一固定体8和第二固定体17均设置于可视化玻璃板箱16的内腔；可视化玻璃板箱16能够为空心可视化管柱13和箱体14实现支撑，并且还能够作为保护罩防止试验过程中空心可视化管柱13和箱体14发生破坏而导致试验台无损以及保护试验人员的安全。
可视化监控装置采用高精度拍摄仪15，能够实现高清拍摄，便于试验人员实时了解煤粉在箱体14内的分布状态。
为了实现自动化，本发明还设置了数据接收与控制中心31，泵入装置的注入泵7、真空泵27、高精度拍摄仪15和计量装置的天平23均与数据接收与控制中心31连接；
数据接收与控制中心31能够控制注入泵7的启停，当需要向箱体14中泵入煤粉与液体的混合液时，数据接收与控制中心31控制注入泵7启动；当箱体14内腔被煤粉堵塞、或需要停止向箱体14中泵入煤粉与液体的混合液时，数据接收与控制中心31能够控制注入泵7停止；
数据接收与控制中心31还能够接收和存储天平23测量的分离器19分离出的固体的质量；
数据接收与控制中心31还能控制抽真空泵27的启停，当需要真空泵27开启时，数据接收与控制中心31控制真空泵27开启；当需要真空泵27停止时，数据接收与控制中心31控制真空泵27停止。
实施例
本实施例抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置的具体结构如图1-图3所示，主要包括泵入装置、煤粉运移可视化装置、抽真空装置和计量装置；
泵入装置包括煤粉盒1、注粉管线2、三通阀3、储液罐4、注水管线5、注入管线6和注入泵7，煤粉盒1通过注粉管线2与三通阀3的第一接口连接，储液罐4通过注水管线5与三通阀3的第二接口连接，三通阀3的第三接口通过注入管线6与注入泵7的入口连接，注入泵7的出口通过管路与箱体14的入口连接，三通阀3的第一接口和第二接口均设有流量调节装置，注入泵7通过注粉管线2、注水管线5、注入管线6吸入煤粉盒1中的煤粉和储液罐4中的液体，经三通阀3控制使煤粉和液体混合后进入箱体14，为模拟体积压裂裂缝内煤粉向井筒中运移提供煤粉和液体。
煤粉运移可视化装置包括第一固定体8、空心可视化管柱13、箱体14、高精度拍摄仪15、可视化玻璃板箱16和第二固定体17，空心可视化管柱13被第一固定体8和第二固定体17固定在可视化玻璃板箱16内，箱体14位于可视化玻璃板箱16内；空心可视化管柱13左端的山下两侧分别设置第一密封连接口11和第二密封连接口12，第一密封连接口11和第二密封连接口12这两个密封接口均能够箱体14与呈不同角度密封连接；高精度拍摄仪15可监控箱体14内煤粉分布情况，如发现煤粉堵塞会通过高精度拍摄仪数据传输线22将数据传输到数据接收与控制中心31从而暂停模拟。
抽真空装置采用真空泵27，在实验开始前通过打开真空泵27抽空空心可视化管柱13和箱体14中的灰尘或者上次实验结束后未及时清理的煤粉，以免影响此次实验精确度。
计量装置包括收集桶21和天平23，收集桶21设置于天平23上，通过注入泵7注入箱体14的煤粉有一部分由于重力作用沉积在箱体14底部，还有一部分由注入的液体从空心可视化管柱13带出，经分离器19分离后，液体通过第一出液管线26和第二出液管线28流入废液收集桶29，煤粉通过出粉管线20流入收集桶21，天平23可连续记录煤粉收集桶21的质量，并将数据通过天平数据传输线24实时传递到数据接收与控制中心31。
空心可视化管柱13、箱体14、可视化玻璃板箱16皆为可视化玻璃制作，其中空心可视化管柱13模拟煤层气开采中水平井的水平段井筒，箱体14模拟体积压裂过程中产生的裂缝。
本实施例抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置的使用方法包括如下步骤：
步骤(1)打开真空泵27抽空空心可视化管柱13和箱体14中的灰尘或者上次实验结束后未及时清理的煤粉，以免影响此次实验精确度。
步骤(2)取模拟裂缝内煤粉向井筒运移煤层井底岩心，加工成50-100目的煤粉，用电子天平称取400g放入煤粉盒1，并将称取的所用煤粉的重量记录在数据接收与控制中心31。
步骤(3)将箱体14与空心可视化管柱13呈预设夹角连接，数据接收与控制中心31开启注入泵7使煤粉盒1中的煤粉和储液罐4中的液体混合后将混有煤粉的液体注入到箱体14中，一部分煤粉进入箱体14后由于重力作用会沉积在箱体14底部，其余煤粉会随液体进入到空心可视化管柱13然后由流出管线18将煤粉和液体排入分离器19。
步骤(4)在煤粉和液体进入箱体14后高精度拍摄仪15可时刻监控箱体14内煤粉分布情况，如发现煤粉堵塞会通过高精度拍摄仪数据传输线22将数据传输到数据接收与控制中心31从而暂停实验。
步骤(5)分离器19将流入的煤粉和液体分离，分离后的煤粉经过出粉管线20到达收集桶21，此时天平23有所收集到的煤粉重量显示。分离后的液体经过第一出液管线26和第二出液管线28到达废液收集桶29。
步骤(6)天平23的实时数据通过天平数据传输线24和数据传输线25传递给数据接收与控制中心31，待煤粉盒1中的煤粉全部注入到箱体14中后关闭注入泵7。
步骤(7)实验结束后接收与控制中心31通过实验前记录的所用煤粉重量和最终天平23所称取的收集到的煤粉的重量可以得出在此种箱体14放置方式和角度下煤粉运移到空心可视化管柱13的重量占总注入煤粉总重量的比例。
步骤(8)通过调节箱体14在井筒上部与水平方向垂直模拟在水平井段顶部射孔，如图2所示，重复步骤(1)-步骤(7)步骤得到箱体14在井筒上部时煤粉运移到空心可视化管柱13的重量占总注入煤粉总重量的比例。
步骤(9)通过调节箱体14在井筒下部与竖直方向成30°模拟在水平井段底部30°射孔，如图3所示，重复步骤(1)-步骤(7)步骤得到箱体14在井筒下部30°时煤粉运移到空心可视化管柱13的重量占总注入煤粉总重量的比例。
步骤(10)数据接收与控制中心31分别得出箱体在空心可视化管柱13下部、下部30°和上部时，本实施例中，煤粉运移到空心可视化管柱13的重量占总注入煤粉总重量的比例分别为23％、34％、86％。由此得出在煤层气水平井开发进行定向射孔时，水平段顶部压裂裂缝长度比下部裂缝长度短，可减小煤粉运移到井筒。
Claims (10)
1.一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，其特征在于，包括空心可视化管柱(13)、箱体(14)、泵入装置、分离器(19)、计量装置和可视化监控装置，所述空心可视化管柱(13)用于模拟煤层气开采中水平井的水平段井筒，箱体(14)用于模拟体积压裂过程中产生的裂缝，箱体(14)上设有入口和出口，箱体(14)的入口与泵入装置连接，泵入装置用于向箱体(14)中泵入煤粉与液体的混合液，空心可视化管柱(13)上设有能够与箱体(14)的出口密封连接的密封连接口，箱体(14)的出口与所述密封接口连接且箱体(14)出口的角度可调，所述密封连接口作为空心可视化管柱(13)的入口，空心可视化管柱(13)上还设有出口，空心可视化管柱(13)的出口与分离器(19)的入口连接，分离器(19)用于固液分离，计量装置用于对分离器(19)分离出的固体的质量进行计量，所述箱体(14)是透明的，可视化监控装置用于实时拍摄箱体(14)内腔的图像。
2.根据权利要求1所述的一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，其特征在于，所述箱体(14)采用一端设有出口、内腔表面平滑的回转体，箱体(14)的入口设置于箱体(14)的中部或底部。
3.根据权利要求2所述的一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，其特征在于，所述箱体(14)的形状为中间大、两端小的形状，箱体(14)的入口设置于箱体(14)的中部或一端的底部，箱体(14)的出口位于箱体(14)另一端的端部。
4.根据权利要求1所述的一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，其特征在于，所述空心可视化管柱(13)的上侧和下侧均设有所述密封连接口，当箱体(14)的出口与空心可视化管柱(13)上其中一个密封连接口连接时，其余的密封连接口均通过密封装置封闭。
5.根据权利要求1或4所述的一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，其特征在于，空心可视化管柱(13)的密封连接口具有旋转结构，箱体(14)的出口通过旋转结构与空心可视化管柱(13)的密封连接口连接，旋转结构具有流通通道，旋转结构的流通通道的入口与箱体(14)的出口连通，旋转结构的流通通道的出口与空心可视化管柱(13)的内腔连通，通过所述旋转结构能够调节箱体(14)向空心可视化管柱(13)的内腔注入煤粉与液体的混合液的流向、实现箱体(14)出口角度的调节。
6.根据权利要求1所述的一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，其特征在于，所述泵入装置包括煤粉盒(1)、注粉管线(2)、三通阀(3)、储液罐(4)、注水管线(5)、注入管线(6)和注入泵(7)，煤粉盒(1)通过注粉管线(2)与三通阀(3)的第一接口连接，储液罐(4)通过注水管线(5)与三通阀(3)的第二接口连接，三通阀(3)的第三接口通过注入管线(6)与注入泵(7)的入口连接，注入泵(7)的出口通过管路与箱体(14)的入口连接，三通阀(3)的第一接口和第二接口均设有流量调节装置。
7.根据权利要求1所述的一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，其特征在于，所述计量装置包括收集桶(21)和天平(23)，收集桶(21)设置于天平(23)上，分离器(19)的固体出口连接有出粉管线(20)，出粉管线(20)伸入收集桶(21)的内腔。
8.根据权利要求1所述的一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，其特征在于，分离器(19)的液体出口通过第一出液管线(26)连接有真空泵(27)，真空泵(27)的出口连接有第二出液管线(28)，第二出液管线(28)的出口连接有废液收集桶(29)；
所述空心可视化管柱(13)和箱体(14)均设置于可视化玻璃板箱(16)中，空心可视化管柱(13)包括透明的圆筒和圆筒两端分别密封连接的第一固定体(8)和第二固定体(17)，第一固定体(8)和第二固定体(17)均设置于可视化玻璃板箱(16)的内腔；
可视化监控装置采用高精度拍摄仪(15)。
9.根据权利要求8所述的一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置，其特征在于，还包括数据接收与控制中心(31)，所述泵入装置、真空泵(27)、可视化监控装置和计量装置均与数据接收与控制中心(31)连接；
数据接收与控制中心(31)能够控制泵入装置的启停，当需要向箱体(14)中泵入煤粉与液体的混合液时，数据接收与控制中心(31)控制泵入装置启动；当箱体(14)内腔被煤粉堵塞、或需要停止向箱体(14)中泵入煤粉与液体的混合液时，数据接收与控制中心(31)能够控制泵入装置停止；
数据接收与控制中心(31)还能够接收和存储计量装置测量的分离器(19)分离出的固体的质量；
数据接收与控制中心(31)还能控制抽真空泵(27)的启停，当需要真空泵(27)开启时，数据接收与控制中心(31)控制真空泵(27)开启；当需要真空泵(27)停止时，数据接收与控制中心(31)控制真空泵(27)停止。
10.一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟方法，其特征在于，该方法利用权利要求1-9任意一项所述的抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置进行，包括如下过程：
调节箱体(14)出口与空心可视化管柱(13)轴线直线的夹角至预设角度，通过泵入装置将煤粉与液体的混合液泵入箱体(14)中，进入箱体(14)中的混合液中一部分煤粉在箱体(14)中沉积，其余煤粉随液体流入空心可视化管柱(13)中；
空心可视化管柱(13)中的煤粉与液体的混合液流入分离器(19)并进行固液分离，经分离器(19)分离出的煤粉通过计量装置进行称量；
计算煤粉运移到空心可视化管柱(13)的质量占总注入煤粉总质量的比例，其中，总注入煤粉总质量为泵入装置在向箱体(14)中泵入的煤粉与液体的混合液中煤粉的质量，煤粉运移到空心可视化管柱(13)的质量为总注入煤粉总质量与分离器(19)分离出的煤粉的质量之差。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310068080.3A CN116163710A (zh) | 2023-01-30 | 2023-01-30 | 一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310068080.3A CN116163710A (zh) | 2023-01-30 | 2023-01-30 | 一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116163710A true CN116163710A (zh) | 2023-05-26 |
Family
ID=86421423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310068080.3A Pending CN116163710A (zh) | 2023-01-30 | 2023-01-30 | 一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116163710A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117365418A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-01-09 | 四川省能源地质调查研究所 | 一种煤层水平井裂缝煤粉运移试验装置及试验方法 |
-
2023
- 2023-01-30 CN CN202310068080.3A patent/CN116163710A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117365418A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-01-09 | 四川省能源地质调查研究所 | 一种煤层水平井裂缝煤粉运移试验装置及试验方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11054405B2 (en) | Testing device and method for simulating the flowback in the shut-in period of fractured wells | |
| CN103256045B (zh) | 煤层气储层煤粉产生、运移、沉降、堵塞动态评价仪 | |
| CN104594871B (zh) | 一种模拟页岩复杂裂缝铺砂的装置和方法 | |
| CN107044273B (zh) | 防砂井筒堵塞-解堵一体化评价实验模拟装置及方法 | |
| CN103148888B (zh) | 一种煤层气储层双层合采高温高压排采动态评价*** | |
| CN108169062B (zh) | 模拟地下煤层气赋存解吸过程的可视化试验装置及方法 | |
| CN104563982B (zh) | 高温高压凝析气藏注干气纵向波及效率测试装置及方法 | |
| CN105043949B (zh) | 一种垂直井筒中煤粉产出模拟实验装置及方法 | |
| CN109519156A (zh) | 一种边水砂岩气藏水驱剖面模型渗流实验方法 | |
| CN107907422A (zh) | 一种含温控***的大尺寸真三轴水力压裂实验机及其实验方法 | |
| CN103510950B (zh) | 一种复杂结构井地层流动与管内流动耦合流动实验*** | |
| CN105178927B (zh) | 一种驱替模拟实验装置及*** | |
| CN103015985A (zh) | 一种水平井与直井流入动态二维可视模拟装置 | |
| CN212985193U (zh) | 一种物理模拟实验用的可视化大直径填砂模型装置 | |
| CN104265265B (zh) | 一种单井原油油气产量直接计量方法 | |
| CN111827910A (zh) | 一种探究水平井钻井中岩屑床形成的实验装置及实验方法 | |
| WO2023221373A1 (zh) | 研究不同注浆材料和注浆压力的岩体裂隙注浆试验方法 | |
| CN116163710A (zh) | 一种抑制体积压裂裂缝内煤粉向井筒运移的可视化模拟装置和方法 | |
| CN109281616A (zh) | 一种直井双壁钻杆***携岩能力测定装置及测定方法 | |
| CN109826600A (zh) | 一种缝洞型油藏注氮气采油时机优选方法 | |
| CN101800000B (zh) | 多角度水平分支井天然气开采模拟装置 | |
| CN109799105A (zh) | 一种适用于高气液比油井的有杆抽油***实验装置及方法 | |
| CN113882837B (zh) | 一种底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置及实验方法 | |
| CN103437745B (zh) | 模拟聚合物对储层出砂及防砂效果影响的实验装置及其填砂模型 | |
| CN209145582U (zh) | 粗糙裂缝液固两相径向流动可视化模拟实验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |