專利名稱：煤層氣洞穴完井評價實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種完井模擬實驗系統，尤其涉及一種煤層氣洞穴完井評價實驗裝置。
背景技術：
1986年Meridian石油公司開始在美國圣胡安盆地使用裸眼洞穴完井技術，使目標煤層坍塌以擴大井眼形成洞穴，洞穴完井后煤層氣井的煤層氣產量是射孔完井后水力壓裂的3-20倍，且成本低于大型水力壓裂，到目前為止，圣胡安盆地已有4000多口煤層氣井， 其中1/3為洞穴完井，洞穴完井累計產氣量占整個盆地產氣量的76%。與美國的煤層氣洞穴完井相比，由于受到設備和認識上的原因，我國的煤層氣洞穴完井還沒有真正實現井底壓力激動或煤層內部的應力波動，洞穴遠端的微裂紋根本沒有受到周期性的張性和剪切力作用影響，所以最終效果都不理想。因此需要在煤層氣洞穴完井增產機理及造洞穴技術等方面進行深入研究，以形成我國自主知識產權的煤層氣洞穴完井理論和技術。煤層氣井現場洞穴完井，是煤層氣井動態注入/排放造洞穴工藝，以43. 5-56. 6立方米/分鐘的排量，在1-6個小時內，將空氣或者空氣與水的混合物注入煤層氣井井筒，使井口壓力達到lOMpa，然后突然打開地面液動閥，快速卸載井筒內部壓力，激發井筒壁面煤層發生坍塌以擴大井眼，重復注入憋壓與排出卸壓過程，直到井筒內產生一穩定洞穴，成功后的洞穴完井加大了煤層的暴露面積，增大了地層導流能力，高壓流體的注入和卸壓過程中，產生了的張性裂縫和誘導剪切裂縫，能有效的連通井筒和未傷害的儲層，產生多個方向的自支撐裂縫，貫通了儲層中以前沒有連通的裂縫，從而大大提高了井眼周圍儲層的滲透率，達到增產的目的。但是，由于進行煤層氣洞穴完井現場試驗的費用投資巨大，耗時長，風險成本高， 不具有快速、多次、多地層實驗的能力，相關實驗數據測量和采集非常困難，并且即使洞穴完井成功，其增產機理也很難解釋和分析，因此，我國對煤層氣洞穴完井的增產機理及工藝流程研究非常少。本發明人針對現有技術的缺陷，提出一種煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，由此有效的模擬洞穴完井過程，從而得出洞穴完井的增產機理。
發明內容
本發明的目的在于提供一種煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，用以模擬洞穴完井過程，從而得出洞穴完井的增產機理。本發明的目的是這樣實現的，一種煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，所述評價實驗裝置由方形煤巖模型及其夾持系統、三軸伺服加載系統、氣液加壓注入系統、收集計量系統和監控處理系統構成；該方形煤巖模型及其夾持系統設置在一框架內，該方形煤巖模型及其夾持系統包括一正方體煤巖模型，該煤巖模型底面設有一向上延伸的模擬井筒，煤巖模型頂面設有多個向下延伸的測壓孔，煤巖模型外側設有密封膠套，在膠套外側且對應煤巖模型的六個側面上固定設有壓板，在所述上、下側壓板以及膠套上與模擬井筒和測壓孔對應的位置分別設有透孔，各測壓孔內設有帶壓力傳感器的測壓管；所述三軸伺服加載系統包括三個伺服加壓油缸，該三個油缸設置在煤巖模型外側的空間三個方向上并向煤巖模型施加壓力；氣液加壓注入系統包括密封設置在下側壓板上并與模擬井筒導通的連通器，該連通器上部設有進氣管、進水管和帶壓力傳感器的測壓管，連通器下部設有一電動球閥，該電動球閥下端連接有一卸壓管，該卸壓管底端對應設有一煤粉收集水槽。在本發明的一較佳實施方式中，所述煤巖模型頂面設有四個測壓孔。在本發明的一較佳實施方式中，各加壓油缸的進口方向分別安裝一伺服閥，用來精確控制閥門的開關和進油量。在本發明的一較佳實施方式中，所述各伺服加壓油缸上設有力傳感器和位移傳感器，各伺服加壓油缸連接有控制其動作的全數字控制器。在本發明的一較佳實施方式中，所述進氣管通過第一通道與第一水壓和氣壓加壓缸連接，所述進水管通過第二通道與第二水壓和氣壓加壓缸連接，該兩個加壓缸由一伺服電機驅動，該第一水壓和氣壓加壓缸通過第一選擇開關與儲氣瓶和儲液罐連通，該第二水壓和氣壓加壓缸通過第二選擇開關與儲氣瓶和儲液罐連通；所述第一通道上設有單向導通進氣管的第一單向閥，所述第二通道上設有單向導通進水管的第二單向閥。在本發明的一較佳實施方式中，所述正方體煤巖模型是在原煤上切割形成；正方體煤巖模型的尺寸為300mmX 300mmX 300mm ；所述模擬井筒直徑為30mm，深度為200mm ；所述各測壓孔的直徑為6mm，鉆進深度為160mm。在本發明的一較佳實施方式中，所述模擬井筒位于煤巖模型底面的中心位置并向上垂直延伸設置，所述各測壓孔對應設置在模擬井筒的周圍。在本發明的一較佳實施方式中，所述卸壓管直徑為30mm、25mm、20mm、15mm、IOmm 或 5mm。本發明的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，可以在室內實驗模擬地層壓力下大塊煤巖中洞穴的形成過程，從而了解洞穴完井的機理，通過洞穴周圍不同位置處的孔隙壓力的測量，分析洞穴形成前、洞穴形成過程中和洞穴形成后周圍煤巖的孔隙壓力響應，了解洞穴完井過程中煤巖周圍裂縫的發育及擾動，通過洞穴實驗后洞穴周圍煤巖滲透性的測定，分析洞穴完井對煤巖滲透性的改善作用，從而可以比較全面的評價洞穴完井增產的可能原因，為現場洞穴完井工藝設計提供新途徑。本發明的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，具有低成本、低風險、模擬不同儲層環境、可重復使用性，既可以分析洞穴完井的增產機理，又可以為煤層氣洞穴完井現場工藝設計提供指導。
以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中，圖1 為本發明煤層氣洞穴完井評價實驗裝置的結構示意圖。圖2 為圖1中a-a剖視示意圖。圖3 為圖1中b_b剖視示意圖。圖4 為本發明中方形煤巖模型及其夾持系統的結構示意圖。
圖5 為本發明中氣液加壓注入系統及收集計量系統的結構示意圖。圖6A 為本發明中膠套的結構示意圖。圖6B 為在圖6A中膠套底面裁切出的方塊結構示意圖。圖7 為本發明中連通器與壓板連接的結構示意圖。
具體實施例方式為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照
本發明的具體實施方式
。如圖1-圖7所示，本發明提出一種煤層氣洞穴完井評價實驗裝置100，所述評價實驗裝置100由方形煤巖模型及其夾持系統1、三軸伺服加載系統2、氣液加壓注入系統3、收集計量系統4和監控處理系統5構成；該方形煤巖模型及其夾持系統1設置在一框架6內， 該方形煤巖模型及其夾持系統1包括一正方體煤巖模型11，該煤巖模型11底面設有一向上延伸的模擬井筒111，煤巖模型11頂面設有多個向下延伸的測壓孔112，煤巖模型11外側設有密封膠套12，在膠套12外側且對應煤巖模型11的六個側面上固定設有壓板13，在所述上、下側壓板13以及膠套12上與模擬井筒111和測壓孔112對應的位置分別設有透孔， 各測壓孔112內設有帶壓力傳感器的測壓管51 ；如圖1、圖2、圖3所示，所述三軸伺服加載系統2包括三個伺服加壓油缸21、22和23，該三個油缸設置在煤巖模型11外側的空間三個方向上并向煤巖模型11施加壓力；氣液加壓注入系統3包括密封設置在下側壓板13的透孔上并與模擬井筒111導通的連通器31，如圖7所示，該連通器31上部設有進氣管311、進水管312和帶壓力傳感器的測壓管52，連通器31下部設有一電動球閥41，該電動球閥41 下端連接有一卸壓管42，該卸壓管42底端對應設有一煤粉收集水槽43。本發明的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，可以在室內實驗模擬地層壓力下大塊煤巖中洞穴的形成過程，從而了解洞穴完井的機理，通過洞穴周圍不同位置處的孔隙壓力的測量，分析洞穴形成前、洞穴形成過程中和洞穴形成后周圍煤巖的壓力響應，了解洞穴完井過程中煤巖周圍裂縫的發育及擾動，通過洞穴實驗后洞穴周圍煤巖滲透性的測定，分析洞穴完井對煤巖滲透性的改善作用，從而可以比較全面的評價洞穴完井增產的可能原因，為現場洞穴完井工藝設計提供新途徑。在本實施方式中，所述正方體煤巖模型11是在原煤上切割形成；正方體煤巖模型 11的尺寸為300mmX 300mmX 300mm ；所述模擬井筒111直徑為30mm，深度為200mm ；所述各測壓孔112的直徑為6mm，鉆進深度為160mm。所述模擬井筒111位于煤巖模型11底面的中心位置并向上垂直延伸設置，所述各測壓孔112對應設置在模擬井筒111的周圍(如圖 2所示)。在本實施方式中，所述煤巖模型11頂面設有四個測壓孔112，將測壓管51分別插入各測壓孔112中，測壓管51外壁面與測壓孔112之間的間隙注入環氧樹脂膠密封，測壓管51采用直徑3mm的不銹鋼管，測壓管51通過上壓板13上對應的直徑IOmm左右的透孔穿出壓板13外，各測壓管51上連接一壓力傳感器，構成四個傳感器測壓點A、B、C、D，用來采集各測壓點的壓力數據，壓力傳感器另一端與電腦上的數據采集板相連。在本實施方式中，因為測壓孔112不在正方體煤巖模型11的中心，在加載三軸向壓應力時，測壓管51與壓板13 —定會有相對位移，所以上壓板13上鉆設的多個透孔其直徑為IOmm左右，主要是為了把測壓管51的管接頭穿出壓板外與壓力傳感器連接，同時也為了正方體煤巖模型11變形(相對位移)時，壓板13不會剪到測壓管51。進一步，所述各伺服加壓油缸21、22、23對正方體煤巖模型11伺服加載三軸向不同壓應力，伺服加壓油缸21為水平⑴加壓油缸，伺服加壓油缸22為水平⑴加壓油缸， 該兩個加壓油缸21、22主要用來伺服加載水平方向的壓應力；伺服加壓油缸23為垂直加壓油缸，主要用來加載垂向壓應力；三個方向的加壓油缸需要三臺全數字EDC220控制器來伺服控制，由一個伺服油源用來給三個方向的加壓油缸供油。各加壓油缸的進口方向，都安裝一伺服閥，用來精確控制閥門的開關和進油量，三個加壓油缸上面都安裝有力傳感器和位移傳感器，力傳感器、位移傳感器還相連有力放大器、位移放大器，主要用來放大位移傳感器和力傳感器的信號，使得到的力與位移數據更加精確，從而實現對加壓油缸加力與行程的精確控制，從而保證伺服加壓力載荷過程中煤巖模型11不會被壓碎。在本實施方式中， 由一微機來程序控制所有的全數字EDC220控制器并收集數據，輸出圖形、曲線。在本實施方式中，所述各壓板13外側還可設置一加壓板14，伺服加壓油缸的出力面貼著加壓板14 (如圖1、圖2和圖3所示)。在本實施方式中，方形煤巖模型及其夾持系統是煤層氣洞穴完井評價實驗裝置的核心，本模型結構既可以實現洞穴完井的評價，又可以實現水力壓裂的模擬測試，這樣的設計實現了設備的多功能；所述壓板13與膠套12主要用來保證加載三軸向各向異性壓應力時模型的密封性。常規三軸壓裂實驗，一般不涉及試樣內部的密封問題，或者試樣內部加壓一般不考慮壓力外漏問題，而煤層氣洞穴完井評價實驗裝置主要用來模擬煤氣井洞穴完井的機理過程，測試洞穴完井的參數，分析洞穴完井的機理，得出洞穴完井的適應性、匹配性儲層條件及增產機理，因為實驗介質為煤巖，屬于裂縫發育體，對煤巖內模擬井筒增壓時， 為了實現整個實驗目的，必須保證井筒內部壓力不外漏，煤巖體六個面上壓力不壁串，因此，模型整體密封設計成為整個實驗系統成敗的關鍵所在。在本實施方式中，所述膠套12為一立方硅膠殼體(如圖6A、圖6B所示)，其尺寸略小于正方體煤巖模型11的尺寸，將正方體煤巖模型11放入所述膠套12時，先將整體的六面體膠套底面剪出^OmmX ^Omm的方塊121，然后將正方體煤巖模型11放入膠套12內， 之后將剪出的方塊121再貼在底部(再作適當的密封)，方塊121中間再開一個直徑40mm 的所述透孔122，透孔122用來使模擬井筒111導通于連通器31。由于膠套12的尺寸比正方體煤巖模型11小一些(為邊長的立方殼體)，可使膠套12能緊貼在煤巖模型11 上，這樣可以保證煤巖模型11與外面完全隔絕，膠套外的六塊壓板13可以使得膠套12密封很高的壓力(20MPa以上)，由于壓板13與煤巖模型11間通過膠套傳遞壓力，所以膠套是被壓縮的，這樣在煤巖模型11的一個面上就不會產生壓力的流動。如圖4所示，在本實施方式中，所述相鄰的兩個壓板13上分別設有壓板固定塊 131，安裝壓板13時，由螺栓連接相鄰的壓板固定塊131，用來單方向固定壓板13，使安裝的壓板不至于散開。在本實施方式中，連通器31主要作用是連接進氣管路和進液管路，排放模擬井筒 111內部的氣體或者液體，以及憋壓卸壓循環過程中產生的煤屑；連通器上的測壓管52連接的壓力傳感器構成對模擬井筒111出口的測壓點E(如圖7所示)。如圖5所示，所述進氣管311通過第一通道321與第一水壓和氣壓加壓缸331連
6接，所述進水管312通過第二通道322與第二水壓和氣壓加壓缸332連接，該兩個加壓缸 331和332由一伺服電機34驅動，該第一水壓和氣壓加壓缸331通過第一選擇開關351與儲氣瓶36和儲液罐37連通，該第二水壓和氣壓加壓缸332通過第二選擇開關352與儲氣瓶36和儲液罐37連通；所述第一通道321上設有單向導通進氣管的第一單向閥381，所述第二通道322上設有單向導通進水管的第二單向閥382。本實施方式中，儲氣瓶36 (為氮氣瓶)及儲液罐37主要為加壓注入系統提供氣源和液源，與水壓和氣壓加壓缸331和332相連接，通過伺服電機34及滾珠絲杠39使水壓和氣壓加壓缸壓縮氣體或者液體增壓，增壓后的氣體或者液體，通過單向閥，進入進氣管和/ 或進水管，再經過連通器31注入到模擬井筒111中。在本實施方式中，連通器下部電動球閥41后面可以接不同直徑的卸壓管42，通過改變卸壓管42的直徑來改變卸壓速度，從而產生不同的造洞穴效果和增產激勵效果。在本實施方式中，所述卸壓管直徑可為30mm、25mm、20mm、15mm、IOmm或5mm。卸壓循環過程中坍塌出來的煤屑和流體由卸壓管42導出后，由煤粉收集水槽43收集，最后再由煤粉收集盒 (圖中未示出)進行收集。煤粉收集盒底面為錐面，中間儲集水，錐面上端放有較大煤顆粒收集盒，下端為粉塵收集盒，將所有收集的煤粉放進烘干箱烘干稱重，實現精確計量。下面對本發明的實驗過程作出描述一、實驗目的通過試壓得出注氮氣增壓、卸壓循環煤巖試樣產生初始洞穴的壓力一門限壓力；產生穩定洞穴的過程及對煤巖的激勵作用。二、實驗初始條件安裝的煤巖試樣面割理方向平行于最大水平主應力方向(水平X加壓油缸加壓方向或者水平Y加壓油缸加壓方向)，煤巖試樣標號為M1，連通器上卸壓管的直徑30mm，最小水平主應力加載5MPa，最大水平主應力加載7MPa，垂向應力加載 IlMPa ；或者最大水平主應力及最小水平主應力加載5MPa，垂向應力加載llMPa。三、實驗步驟(0)將煤巖試樣安裝在模型系統內，通過三軸伺服加載系統，給實驗用的煤巖模型樣品加載各向異性壓應力。(1)檢查5個壓力探測點A、B、C、D、E上的壓力傳感器的壓力是否為0，確定都為 0后，開始實驗。(2)進行注氣憋壓/卸壓循環前，開啟氣液加壓注入系統在2秒內注入0. 3MPa的氮氣(使模擬井筒的壓力為0. 3MPa)。(3)注氣開始時，同時啟動5個壓力傳感器，記錄各壓力探測點的壓力數據。(4)當模擬井筒內氣體壓力達到0. 時，關閉氣液加壓注入系統，觀察5個壓力探測點的壓力變化，檢查整個裝置的氣密性。如果E點(測模擬井筒內的壓力)壓力下降到一定值然后趨于穩定，說明在低壓下，氣密性是正常的。穩定一段時間后，開啟連通器上的電動球閥，開始卸壓，直到5個壓力傳感器的壓力數據都為0時，關閉電動球閥，開始進行注氣憋壓/卸壓循環實驗。(5)開啟氣液加壓注入系統，快速注入氮氣，20-60秒的時間內使模擬井筒內的氣體壓力達到4. 5MPa。(6)注氣開始時，同時啟動5個壓力傳感器，記錄各壓力探測點的壓力數據。(7)模擬井筒內氣體壓力達到4. 5Mpa時，保持增壓壓力不變，觀察5個壓力傳感器的壓力變化，直到5個壓力傳感器的壓力都為4. 5MPa時，或者5個壓力傳感器壓力相等并接近4. 5Mpa時。(8)用直徑為30mm的卸壓管快速卸壓，記錄卸壓過程中各壓力探測點的壓力變化動態數據。(9)通過煤粉收集盒，收集卸壓過程中噴射出來的煤屑，包括卸壓管線中沾粘的煤屑以及噴射到水槽里面的煤屑，將收集的煤屑烘干、稱重。(注煤的密度一般取1434Kg/ m3)，從而估算出產生洞眼的體積。關閉電動球閥，重新安裝好卸壓管線，將煤粉收集水槽更換為等量清水，為一下次注氣/卸壓循環作準備。(10)如果噴射出來的煤屑量非常少，具體少于30 50g，或者卸壓時，壓力探測點 A、B、C、D中沒有出現一條降幅較大的壓力曲線，則說明模擬井筒內沒有產生洞穴或者沒有達到產生洞穴的初始條件。(11)重復上述步驟(I)-(IO)注氣憋壓/卸壓循環5次，確定產生洞穴的初始條件與此壓力狀態下的循環次數沒有關系，并記錄每次各壓力探測點的壓力變化動態數據。(12)當推斷沒有產生初始洞穴時，每次氮氣的注入壓力增加0. 5MPa，重復上述步驟(I)-(Il)，經驗顯示，不同的煤巖，相同應力條件下，相同宜徑卸壓管快速卸壓，有一個產生初始洞穴的門限壓力。(13)當實驗過程中注入壓力達到門限壓力，快速卸壓時模擬井筒內將產生初始洞穴，判別條件為大量噴出煤屑，具體大于40-50克，或者壓力探測點A、B、C、D中出現較明顯的降壓曲線。(14)收集卸壓過程中噴射出來的煤屑，包括卸壓管線中沾粘的煤屑以及噴射到水槽里面的煤屑，將收集的煤屑烘干、稱重。重新安裝好卸壓管線，將煤粉收集水槽更換定量清水，為下一次注氣增壓/卸壓循環作準備。(15)開始在最高壓力為門限壓力的條件下，重復步驟(I)-(IO)，進行另一輪注氣憋壓/卸壓循環，快速注入氮氣，設定氮氣注入速度為20-60秒內增壓到門限壓力，然后保持此壓力，待5個壓力傳感器壓力等于門限壓力或者趨于穩定接近于門限壓力。(16)用一個直徑為30mm的卸壓管快速卸壓，記錄卸壓過程中各壓力點的數據，以及噴射出來的煤屑重量。清洗卸壓管線及煤粉收集水槽。(17)保持此條件不變，重復步驟(1 和(16)直到噴射出來的煤屑量很少，具體少于20-50g，可以看成已形成穩定洞穴，一般循環5-10次就可以達到穩定洞穴的條件。(18)形成穩定洞穴后，采用X射線CT掃描儀，掃描已形成穩定洞穴的煤巖樣品 Ml，觀察洞穴的發育方向及裂縫的發育方向。(19)CT掃描后，將煤巖樣品Ml切割開，垂直于模擬井筒水平方向切開，觀察煤巖樣品內部洞穴發育方向及具體裂縫發育方向。(20)從已形成穩定洞穴的煤巖樣品Ml上取小直徑煤心(直徑25mm)，分別沿面割理方向和端割理方向鉆取，面割理方向鄰洞穴部位及鄰煤樣壁面的煤心，編號Ml-FXO和 Ml-FXl ；端割理方向鄰洞穴部位及鄰煤樣壁面的煤心，編號Ml-BXO和Ml-BXl ；0代表近洞穴，1代表近壁面。(21)對所取小直徑煤心進行滲透率測定實驗，測量其滲透率，并與未進行洞穴實驗的原煤巖面割理及端割理方向所取煤心滲透率實驗數據進行對照。
由上所述，本發明運用煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，可以在煤層氣洞穴完井增產機理及造洞穴技術等方面進行深入研究，以形成我國自主知識產權的煤層氣洞穴完井理論和技術，現場洞穴完井工藝投資巨大，耗時長，風險成本高，不具有快速，多次，多地層實驗的能力，實驗數據非常難采集，并且即使洞穴完井成功，其增產機理也很難解釋和分析。 而本發明煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，具有低成本、低風險、模擬不同儲層環境、可重復使用性，即可以分析洞穴完井的增產機理，又可以為煤層氣洞穴完井現場工藝設計提供指導。以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本發明保護的范圍。
權利要求
1.一種煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，其特征在于所述評價實驗裝置由方形煤巖模型及其夾持系統、三軸伺服加載系統、氣液加壓注入系統、收集計量系統和監控處理系統構成；該方形煤巖模型及其夾持系統設置在一框架內，該方形煤巖模型及其夾持系統包括一正方體煤巖模型，該煤巖模型底面設有一向上延伸的模擬井筒，煤巖模型頂面設有多個向下延伸的測壓孔，煤巖模型外側設有密封膠套，在膠套外側且對應煤巖模型的六個側面上固定設有壓板，在所述上、下側壓板以及膠套上與模擬井筒和測壓孔對應的位置分別設有透孔，各測壓孔內設有帶壓力傳感器的測壓管；所述三軸伺服加載系統包括三個伺服加壓油缸，該三個油缸設置在煤巖模型外側的空間三個方向上并向煤巖模型施加壓力；氣液加壓注入系統包括密封設置在下側壓板上并與模擬井筒導通的連通器，該連通器上部設有進氣管、進水管和帶壓力傳感器的測壓管，連通器下部設有一電動球閥，該電動球閥下端連接有一卸壓管，該卸壓管底端對應設有一煤粉收集水槽。
2.如權利要求1所述的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，其特征在于所述煤巖模型頂面設有四個測壓孔。
3.如權利要求1所述的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，其特征在于各加壓油缸的進口方向分別安裝一伺服閥，用來精確控制閥門的開關和進油量。
4.如權利要求1所述的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，其特征在于所述各伺服加壓油缸上設有力傳感器和位移傳感器，各伺服加壓油缸連接有控制其動作的全數字控制器。
5.如權利要求1所述的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，其特征在于所述進氣管通過第一通道與第一水壓和氣壓加壓缸連接，所述進水管通過第二通道與第二水壓和氣壓加壓缸連接，該兩個加壓缸由一伺服電機驅動，該第一水壓和氣壓加壓缸通過第一選擇開關與儲氣瓶和儲液罐連通，該第二水壓和氣壓加壓缸通過第二選擇開關與儲氣瓶和儲液罐連通；所述第一通道上設有單向導通進氣管的第一單向閥，所述第二通道上設有單向導通進水管的第二單向閥。
6.如權利要求1所述的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，其特征在于所述正方體煤巖模型是在原煤上切割形成；正方體煤巖模型的尺寸為300mmX300mmX300mm ；所述模擬井筒直徑為30mm，深度為200mm ；所述各測壓孔的直徑為6mm，鉆進深度為160mm。
7.如權利要求6所述的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，其特征在于所述模擬井筒位于煤巖模型底面的中心位置并向上垂直延伸設置，所述各測壓孔對應設置在模擬井筒的周圍。
8.如權利要求6所述的煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，其特征在于所述卸壓管直徑為 30mm、25mm、20mm、15mm、IOmm 或 5mm0
全文摘要
本發明為一種煤層氣洞穴完井評價實驗裝置，該裝置包括設置在一框架內的正方體煤巖模型，該煤巖模型底面設有一向上延伸的模擬井筒，煤巖模型頂面設有多個向下延伸的測壓孔，煤巖模型外側設有密封膠套，在膠套外側且對應煤巖模型的六個側面上固定設有壓板，在上、下側壓板以及膠套上與模擬井筒和測壓孔對應的位置分別設有透孔，各測壓孔內設有帶壓力傳感器的測壓管；三個伺服加壓油缸設置在煤巖模型外側的空間三個方向上；一連通器被密封設置在下側壓板上并與模擬井筒導通，該連通器上部設有進氣管、進水管和帶壓力傳感器的測壓管，連通器下部設有一電動球閥，該電動球閥下端連接有一卸壓管，該卸壓管底端對應設有一煤粉收集水槽。
文檔編號E21B47/117GK102373919SQ20101026486
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月27日 優先權日2010年8月27日
發明者張健, 李曉益, 汪志明, 王開龍, 田中蘭 申請人:中國石油大學(北京)