一種煤層氣井泥餅靜態模擬裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤層氣井技術領域，特別涉及一種煤層氣井泥餅靜態模擬裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在煤層氣井鉆井過程中，需要對煤儲層的污染程度、鉆井液形成泥餅時的煤巖滲透率等指標進行評價及計算，為鉆井開采工作提供指導數據。現有的煤層氣井泥餅的實驗室模擬方法，操作過程復雜、不能真實的模擬煤層氣井泥餅的形成過程，不能準確的評價煤心的污染程度以及煤心形成泥餅時的滲透率等參數，難以為鉆井開采工作提供有用的指導數據。

【發明內容】

[0003]本發明實施例通過提供一種煤層氣井泥餅靜態模擬裝置及方法，解決了現有技術中難以真實的模擬煤層氣井泥餅的形成過程的技術問題，準確的評價了煤心的污染程度以及煤心形成泥餅時的滲透率等參數，為鉆井開采工作提供了有用的指導數據。
[0004]本發明實施例提供了一種煤層氣井泥餅靜態模擬裝置，包括:伸縮囊、第一塞體、第二塞體、壓力供應單元、第一管道、第一壓力表、第二管道、放空閥、三通閥門、第二壓力表、高壓氣源、氣源開關及濾液收集器。
[0005]所述伸縮囊的內側為筒狀結構，增大所述伸縮囊的內部壓力后所述伸縮囊徑向擴張，減小所述伸縮囊的內部壓力后所述伸縮囊徑向收縮。
[0006]所述伸縮囊的一端為進口端，另一端為出口端，所述伸縮囊垂直設置，所述進口端在所述出口端的上方；所述第一塞體設置在所述進口端，所述第二塞體設置在所述出口端，所述第二塞體上開設有通孔，所述通孔用于排出所述伸縮囊內的鉆井液。
[0007]所述壓力供應單元通過所述第一管道與所述伸縮囊連接，所述壓力供應單元用于增大或減小所述伸縮囊內的壓力，所述第一壓力表連接在所述第一管道上，所述第一壓力表用于測量所述壓力供應單元的輸出壓力。
[0008]所述第二管道的一端穿過所述第一塞體與所述伸縮囊的內部連通，所述第二管道的另一端通過所述三通閥門與所述高壓氣源連通，所述第二壓力表與所述三通閥門連接；所述放空閥與所述第二管道連接；所述氣源開關設置在所述三通閥門與所述高壓氣源之間的管路上。
[0009]所述濾液收集器設置在所述伸縮囊的下方，所述濾液收集器用于收集從所述通孔流出的濾液。
[0010]進一步地，所述壓力供應單元為液壓栗或空氣壓縮機。
[0011]進一步地，還包括:外殼；所述外殼設置在所述伸縮囊的外側，所述外殼與所述伸縮囊固定連接。
[0012]進一步地，還包括:支架；所述支架與所述外殼固定連接，所述支架用于支撐所述外殼。
[0013]進一步地，還包括:第三金屬管；所述第三金屬管的一端與所述通孔連接，另一端設置在所述濾液收集器的上端。
[0014]進一步地，還包括:第三壓力表；所述第三壓力表設置在所述三通閥門與所述高壓氣源之間的管路上。
[0015]進一步地，所述濾液收集器上設置有高度刻度線。
[0016]進一步地，所述外殼及所述伸縮囊采用透明材質。
[0017]本發明實施例還提供了一種煤層氣井泥餅靜態模擬方法，包括:
[0018]將煤心制作為圓柱形狀，控制所述煤心的直徑小于所述伸縮囊的內徑。
[0019]打開第一塞體，將所述煤心放置在所述伸縮囊內側，開啟所述壓力供應單元，使所述伸縮囊與所述煤心之間緊密貼合。
[0020]在所述煤心的上方注入鉆井液，將所述第一塞體旋緊至所述伸縮囊的進口端。
[0021]增加所述壓力供應單元的輸出壓力，使所述伸縮囊內側與所述第一塞體及所述第二塞體形成密閉空間；開啟高壓氣源，控制所述鉆井液上方的壓力達到預設壓力值，并維持所述壓力值達到預設的時間。
[0022]關閉所述壓力供應單元及所述高壓氣源，開啟放空閥放出所述伸縮囊內側的氣體，降低所述伸縮囊內部的壓力，取出所述煤心。
[0023]通過測量所述鉆井液侵入所述煤心的深度判斷所述鉆井液對所述煤心的污染程度，通過測量所述濾液收集器內濾液的體積計算所述煤心形成泥餅時的滲透率。
[0024]本發明實施例提供的一種或多種技術方案，至少具備以下有益效果或優點:
[0025]1、本發明實施例提供的煤層氣井泥餅靜態模擬裝置及方法，伸縮囊中同時容納煤心和鉆井液，鉆井液靜態設置在煤心的上方，且鉆井液與煤心接觸，模擬鉆井過程中鉆井液在壓差下滲入煤層，真實體現鉆井液和煤層相互作用及耦合關系，仿真性強，能夠準確的評價煤心的污染程度以及煤心形成泥餅時的滲透率等參數，為煤層氣鉆井工作和調節鉆井液性能提供了有用的指導數據。
[0026]2、本發明實施例提供的煤層氣井泥餅靜態模擬裝置及方法，壓力供應單元為伸縮囊提供的壓力可調，通過調節伸縮囊內的壓力，可實現鉆井液的注入以及伸縮囊內側的密封，操作簡單、方便。本發明實施例提供的煤層氣井泥餅靜態模擬裝置及方法，設置有第一壓力表及第二壓力表，可實時顯示壓力供應單元及高壓氣源輸出的壓力值，能夠調整壓力供應單元及高壓氣源輸出的壓力值完成不同壓力條件下的試驗。
[0027]3、本發明實施例提供的煤層氣井泥餅靜態模擬裝置，濾液收集器上設置有高度刻度線，方便對濾液的體積進行測量。
[0028]4、本發明實施例提供的煤層氣井泥餅靜態模擬裝置，外殼及伸縮囊采用透明材質，可對煤層氣井泥餅的形成過程進行觀測。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明實施例提供的煤層氣井泥餅靜態模擬裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]本發明實施例通過提供一種煤層氣井泥餅靜態模擬裝置及方法，解決了現有技術中難以真實的模擬煤層氣井泥餅的形成過程的技術問題，準確的評價了煤心的污染程度以及煤心形成泥餅時的滲透率等參數，為鉆井開采工作提供了有用的指導數據。
[0031]參見圖1，本發明實施例提供了一種煤層氣井泥餅靜態模擬裝置，包括:外殼1、支架19、伸縮囊2、第一塞體3、第二塞體4、壓力供應單元8、第一管道9、第二管道16、第三管道5、第一壓力表10、第二壓力表15及第三壓力表14、放空閥17、三通閥門13、高壓氣源11、氣源開關12及濾液收集器18。
[0032]參見圖1，伸縮囊2為筒狀結構，用于放置煤心6，增大伸縮囊2的內部壓力后伸縮囊2徑向擴張，減小伸縮囊2的內部壓力后伸縮囊2徑向收縮；本實施例中，伸縮囊2在常壓下的長度為20cm，直徑為25.5mm。伸縮囊2的一端為進口端，另一端為出口端，伸縮囊2垂直設置，進口端在出口端的上方。第一塞體3設置在進口端，第二塞體4設置在出口端，第二塞體4上開設有通孔，通孔用于排出伸縮囊2內的鉆井液7 ;本實施例中，第一塞體3及第二塞體4的長為20mm，直徑為25mm。外殼1設置在伸縮囊2的外側，外殼1與伸縮囊2固定連接，外殼1用于保護伸縮囊2，本發明實施例中，外殼1及伸縮囊2采用透明材質，外殼1的上端設置有刻度線。支架19與外殼1固定連接，支架19用于支撐外殼1。
[0033]參見圖1，壓力供應單元8通過第一管道9與伸縮囊2連接，壓力供應單元8用于增大或減小伸縮囊2內的壓力，第一壓力表10連接在第一管道9上，第一壓力表10用于測量壓力供應單元8的輸出壓力。本發明實施例中，壓力供應單元8采用液壓栗或空氣壓縮機；當壓力供應單元8采用液壓栗時，第一壓力表10采用液壓表；當壓力供應單元8采用空氣壓縮機時，第一壓力表10米用氣壓表。
[0034]參見圖1，第二管道16的一端穿過第一塞體3與伸縮囊2的內部連通，第二管道16的另一端通過三通閥門13與高壓氣源11連通，第二壓力表15與三通閥門13連接，第二壓力表15用于顯示高壓氣源11的輸出壓力。放空閥17與第二管道16連接，放空閥17用于釋放伸縮囊2內側的氣體。氣源開關12設置在三通閥門13與高壓