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专利号: 2020103413213
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤粉堵塞煤层气水平井筒的模拟试验台,其特征在于,包括模拟煤层气开采时的水平段井筒的模拟水平井筒、混匀煤浆与甲烷的储液箱,所述模拟水平井筒的左端与出液管相连接,右端与进液管的一端相连接,进液管的另一端与储液箱的出液口相连接,储液箱的进液口通过高压管线与注气泵的出气口相连接,注气泵的进气口与甲烷气瓶相连。

2.如权利要求1所述的一种煤粉堵塞煤层气水平井筒的模拟试验台,其特征在于,所述储液箱的顶部设有向储液箱内装填煤粉和水的加料口,加料口处还装有密封用的顶盖;储液箱的内部还设置有对箱内流体的温度进行调节的温控装置,对箱内流体进行搅拌的搅拌器,以及监测箱内流体温度的温度传感器;储液箱的顶部安装有显示储液箱内压力的压力表。

3.如权利要求1所述的一种煤粉堵塞煤层气水平井筒的模拟试验台,其特征在于,所述模拟水平井筒的正下方设置多台高速摄像机,高速摄像机沿模拟水平井筒横向布设,用于观测模拟水平井筒内流体的流动形态;所述模拟水平井筒设计为圆筒形结构,采用高强度透明钢化玻璃材质制成。

4.如权利要求2所述的一种煤粉堵塞煤层气水平井筒的模拟试验台,其特征在于,在出液管上设置流量计、电控出液稳压阀和出液压力传感器;在进液管上设置进液压力传感器和电控进液稳压阀。

5.如权利要求4所述的一种煤粉堵塞煤层气水平井筒的模拟试验台,其特征在于,通过计算机实现对电控出液稳压阀、电控进液稳压阀、温控装置、搅拌器、注气泵的自动控制,并接收流量计、出液压力传感器、温度传感器和进液压力传感器传送来的监测数据,高速摄像机将实时监测到的模拟水平井筒中的混合流动形态传送至计算机。

6.一种煤粉堵塞煤层气水平井筒的模拟试验方法,采用如权利要求1-5任一所述的模拟试验台,其特征在于,包括以下步骤:(1)监测井底压力、温度;

(2)绘制参数变化曲线并编制控制程序;

(3)搭建模拟试验台;

(4)模拟煤粉堵塞煤层气水平井筒过程。

7.如权利要求6所述的一种煤粉堵塞煤层气水平井筒的模拟试验方法,其特征在于,步骤(1)中,首先布置煤层气井筒,在进行水力压裂前,通过电缆将温压传感器沿井筒垂向井段送入井底,进行煤层水力压裂时,启动温压传感器开始监测井底水平段的压力、温度参数,并将数据通过电缆传输至位于地面的数据采集仪。

8.如权利要求6所述的一种煤粉堵塞煤层气水平井筒的模拟试验方法,其特征在于,步骤(2)中,将数据采集仪中监测到的温度、压力数据导入计算机,选取自压裂液返排开始的监测数据,利用origin软件进行数据拟合,绘制得到温度和井底压力随时间变化的曲线,采用计算机编程方法,将温度和井底压力随时间变化的曲线编制成为伺服控制程序。

9.如权利要求6所述的一种煤粉堵塞煤层气水平井筒的模拟试验方法,其特征在于,步骤(4)具体包括:(1)将煤粉、水按照一定的质量比,通过加料口加入储液箱内,旋紧加料口处顶盖保持储液箱处于关闭状态,开启注气泵向储液箱中注入甲烷气体,至箱内压力达到6-8MPa开启搅拌器持续搅拌,将煤浆与甲烷混合均匀;

(2)温度传感器将实时监测到的储液箱内流体温度数据传输至计算机,按照已编制的伺服控制程序中的温度变化设置,通过计算机控制温控装置对储液箱内流体进行温度调节,使其按照井底温度监测数据随时间变化;

(3)进液压力传感器将进液管内部压力监测数据传输反馈至计算机,通过计算机控制缓慢调节电控进液稳压阀,实现对进液压力的控制,将进液管内流体压力保持在煤储层压力水平;

(4)出液压力传感器将出液管内部压力监测数据传输反馈至计算机,通过计算机控制缓慢调节电控出液稳压阀,实现对出液压力的控制,按照伺服程序中的井底压力变化设置,通过计算机控制电控出液稳压阀的开度,调节出液管内部压力,使其按照井底压力监测数据随时间变化;

(5)流量计实时监测出液管处的出液量,并将监测数据传输至计算机,高速摄像机实时监测模拟水平井筒中的甲烷气泡、煤浆的混合流动形态,并将视频数据传输至计算机。