煤层气开发中煤粉生成与运移模拟实验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106014398A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201610320259.3(22)申请日2016.05.13(71)申请人中国矿业大学（北京）地址100083北京市海淀区学院路丁11号(72)发明人魏迎春曹代勇姚征李小明王孝亮(74)专利代理机构北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司11385代理人董芙蓉(51)Int.Cl.E21B49/00(2006.01)E21B47/00(2012.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称煤层气开发中煤粉生成与运移模拟实验方法(57)摘要本发明涉及煤层气开发中煤粉生成与运移模拟实验方法，包括选择实验仪器；采集煤岩样品，制备模拟实验所用人造煤砖；制备驱替溶液，用于模拟煤层气储层中运移的流体；制备支撑剂充填层，用于模拟煤储层的裂隙通道与压裂效果；设计实验方案，用于模拟煤层气开发中煤粉的生成与运移；收集模拟实验排出液中的煤粉，进行煤粉产出特征分析；定量分析不同实验条件下煤砖内渗透率变化。该模拟实验方法从煤储层地质因素和煤层气工程因素出发，对煤粉生成的层位来源、影响因素与产出特征等进行分析，实现煤储层地质特征与煤层气排采过程的物理模拟，得到煤粉生成与运移规律，为煤层气开发中煤粉产出的有效防治提供实验数据支撑。CN106014398ACN106014398A权利要求书1/1页1.煤层气开发中煤粉生成与运移模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选择实验仪器；(2)采集煤岩样品，制备模拟实验所用人造煤砖；(3)制备驱替溶液，用于模拟煤层气储层中运移的流体；(4)制备支撑剂充填层，用于模拟煤储层的裂隙通道与压裂效果；(5)设计实验方案，用于模拟煤层气开发中煤粉的生成与运移；(6)收集模拟实验排出液中的煤粉，进行煤粉产出特征分析；(7)定量分析不同实验条件下煤砖内渗透率变化。2.根据权利要求1所述的煤层气开发中煤粉生成与运移模拟实验方法，其特征在于，包括以下过程：(1)选择模拟实验所用的仪器设备根据模拟实验目的，所选用的仪器需能够实现煤粉的生成与运移过程，包括数据处理系统、样品制备系统、泵送驱替系统、物理模拟系统、煤粉收集系统、煤粉分析系统与电力动力系统；(2)制备模拟实验所用的人造煤砖为了分析煤岩特征对煤粉产出的影响，选用具有物性差异的原煤岩样，将原煤岩样破碎、筛分与压制，制作为人造煤砖；为了分析煤层结构对煤粉产出的影响，同时选用煤岩与泥岩或碎屑岩，分别进行破碎、筛分与压制，制作为煤岩与夹矸或围岩分层叠置的人造煤砖；(3)制备模拟煤层气储层中运移的流体所用的驱替溶液为了分析地层流体的成分差异对煤粉产出的影响，制备相同浓度下的不同成分的驱替溶液；为了分析地层流体的浓度特征对煤粉产出的影响，制备相同成分下的不同浓度的驱替溶液；(4)制备支撑剂充填层，用于模拟煤储层的裂隙网络与压裂效果在所述的两块人造煤砖间铺置水力压裂所用的石英砂颗粒，制备支撑剂充填层，以此形成有效裂隙系统与流体渗流通道；(5)设计模拟实验方案，用于模拟煤层气开发中煤粉的生成与运移针对不同的煤粉产出影响因素分析，应用控制变量法，确定模拟实验的恒量与变量，设计相应的实验方案；(6)收集模拟实验排出液中的煤粉，进行煤粉产出特征分析收集不同模拟实验中排出液所含煤粉，应用实验仪器分析煤粉的产出质量、粒度、组分与形态等特征；(7)分析煤粉产出导致的储层伤害应用实验仪器的数据处理系统，得到煤砖及支撑剂充填层的渗透率变化规律，定量分析不同实验条件下煤粉产出特征与储层伤害的关系。2CN106014398A说明书1/4页煤层气开发中煤粉生成与运移模拟实验方法技术领域[0001]本发明涉及煤层气开发中煤粉生成与运移模拟实验方法，属于煤层气地质与开发领域。背景技术[0002]储层开发中均存在不同程度的固相微粒产出问题。在煤层气开发中，由于煤岩具有较低的弹性模量与较高的泊松比，故其更易受到储层应力变化与钻井、射孔、压裂及排采等工程扰动的影响而导致煤岩骨架平衡与组分结构的破坏，最终引起煤粉等固相微粒的生成与运移。煤粉是有机煤岩组分与无机矿物组分的混合物，且具有复杂的形态与粒度特征。煤粉在储层裂隙中的运移会造成有效裂隙通道的堵塞与储层渗透能力的降低，即储层伤害；若煤粉随地层流体进入煤层气井生产系统，当其大量沉积、附着与聚集在抽油泵等设备后，会造成泵漏、卡泵、埋泵等排采故障。煤粉产出相关的储层伤害与排采故障严重制约着煤层气井产气能力的提高与排采生产的连续稳定。[0003]煤层气井地面产出液中的煤粉是煤储层生成的煤粉随地层流体经由绕丝筛管、抽油泵与油管等排采设备自下而上运移至地面的结果。因此，煤层气井产出液所含煤粉是储层产出的煤粉长距离运移与分选的产物，其未能准