申请/专利权人：中国地质大学(武汉)

申请日：2020-03-27

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN111307670B

主分类号：G01N15/00

分类号：G01N15/00;G01N15/075;G01N15/08;E21B47/002;E21B47/06;E21B43/267

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2020.07.14#实质审查的生效;2020.06.19#公开

摘要：本发明提供一种支撑裂缝内煤粉团聚和分散行为的模拟装置及方法，所述模拟装置包括注入系统、可视化支撑裂缝系统、排出系统、计算机分析系统，其中，注入系统与可视化支撑裂缝系统连接，可视化支撑裂缝系统与排出系统连接，排出系统和可视化支撑裂缝系统分别与计算机分析系统连接；所述模拟装置可模拟在不同地层压力、流量、煤粉含量、支撑裂缝形态和倾角等条件下，煤粉在支撑裂缝中的分散和团聚行为，评价煤粉对支撑裂缝导流能力的影响和煤粉运动对支撑裂缝中流体压力的扰动。本发明的有益效果：仿真性强、集成度高，模拟结果可有效指导煤层气井生产实践。

主权项：1.一种使用支撑裂缝内煤粉团聚和分散行为的模拟装置的模拟方法，其特征在于，模拟装置包括注入系统、可视化支撑裂缝系统、排出系统、以及计算机分析系统，所述可视化支撑裂缝系统与所述注入系统、所述排出系统通过连接管路（3）连通，所述计算机分析系统用于获取并分析煤粉在所述可视化支撑裂缝系统中的团聚和分散行为的数据；所述注入系统包括水池（1）、水泵（2）、三通连接器（8）、气源（13），其中，所述水池（1）内装有纯液体和煤粉混合形成的分散系；所述水泵（2）、所述气源（13）、以及所述可视化支撑裂缝系统通过所述三通连接器（8）、连接管路（3）连通在一起，所述水泵（2）放置在水池（1）中，将水池（1）中的分散系压入连接管路（3）；所述可视化支撑裂缝系统包括支撑裂缝模拟装置（16）、用于托举并固定所述支撑裂缝模拟装置（16）的支架（17）、用于填充所述支撑裂缝模拟装置（16）的模拟支撑剂（38）、设在所述支撑裂缝模拟装置（16）的外表面上的第一摄像头（18）和第二摄像头（19）、设在所述支撑裂缝模拟装置（16）的内壁上的第一压力传感器（20）和第二压力传感器（21），其中，所述支撑裂缝模拟装置（16）的前端连接所述注入系统，后端连接所述排出系统；所述支架（17）活动安装在所述支撑裂缝模拟装置（16）的中间段，所述支架（17）的高度可调节，且所述支撑裂缝模拟装置（16）可绕所述支架（17）进行0-180度旋转；所述排出系统包括固液分离器（30）、高精度电子秤（32）、以及集液池（35），其中，所述固液分离器（30）用于过滤并保留经所述支撑裂缝模拟装置（16）后产出的煤粉，所述固液分离器（30）的上端接口通过连接管路（3）与所述支撑裂缝模拟装置（16）的后端连通；所述集液池（35）放置在所述固液分离器（30）的下方，用于收集所述固液分离器（30）分离出的液体；所述高精度电子秤（32）用于称量所述固液分离器（30）滤出的煤粉质量；所述注入系统还包括第一调节阀（4）、第一压力表（5）、第一流量计（6）、第一单向阀（7）、第二单向阀（9）、第二流量计（10）、第二压力表（11）、第二调节阀（12）、第三流量计（14）、以及第三压力表（15），其中，所述水泵（2）的液相出口端与所述第一调节阀（4）连接，所述三通连接器（8）的连通水泵（2）的一端与所述第一单向阀（7）连接，所述第一压力表（5）、所述第一流量计（6）则安装在所述第一调节阀（4）与所述第一单向阀（7）之间的连接管路（3）上；所述气源（13）与所述第二调节阀（12）连接，所述三通连接器（8）的连通气源（13）的一端与所述第二单向阀（9）连接，所述第二流量计（10）、所述第二压力表（11）则安装在所述第二调节阀（12）与所述第二单向阀（9）的之间的连接管路（3）上；所述第三流量计（14）、所述第三压力表（15）安装在所述三通连接器（8）与所述可视化支撑裂缝系统连通的连接管路（3）上；所述排出系统还包括第四流量计（26）、第四压力表（27）、第三调节阀（28）、以及第三单向阀（29），其中，所述固液分离器（30）的上端接口通过连接管路（3）依次与所述第三单向阀（29）、所述第三调节阀（28）、所述第四压力表（27）、所述第四流量计（26）、以及所述支撑裂缝模拟装置（16）的后端连接；模拟方法包括以下步骤：S1、组装支撑裂缝内煤粉团聚和分散行为的模拟装置，并保证所有设备、控制阀以及单向阀均处于关闭状态；在支撑裂缝模拟装置（16）中装入模拟支撑剂（38），并使所述模拟支撑剂（38）排列密实、相互之间不发生滑移，调节支架（17），使所述支撑裂缝模拟装置（16）保持设定的倾斜角；S2、在水池（1）中装入液体并加入一定量煤粉，搅拌均匀形成分散系；将水泵（2）放入所述分散系中并保持一定的沉没度，打开第一单向阀（7）、第三单向阀（29）、高精度电子秤（32）、第一摄像头（18）、第二摄像头（19）、第一压力传感器（20）、第二压力传感器（21）、计算机（25）、以及显微镜（34）；S3、开启水泵（2），使得混合均匀的分散系通过水泵（2）以及连接管路（3）进入到支撑裂缝模拟装置（16）中，分散系通过所述支撑裂缝模拟装置（16）后经固液分离器（30），最终固相煤粉停留在所述固液分离器（30）中，而液体则进入集液池（35）；同时，控制第一调节阀（4）调节进口压力和流量，并通过第一压力表（5）和第一流量计（6）读取进口压力和进口流量；控制第三调节阀（28）调节出口压力和流量，并通过第四压力表（27）和第四流量计（26）读取出口压力和出口流量；S4、利用计算机分析系统评价煤粉在单相流中的团聚和分散行为；S5、在步骤S3的基础上，打开第二单向阀（9）和气源（13），并控制第二调节阀（12）调节气体进入的压力和流量，通过第二压力表（11）和第二流量计（10）读取气体进入的压力和流量，通过第三压力表（15）和第三流量计（14）读取气液混合流体的注入压力和注入流量；结束后按照步骤S4，评价煤粉在气液两相流中的团聚和分散行为；S6、在步骤S3和步骤S5中，煤粉在所述支撑裂缝模拟装置（16）中的流动会分别经过第一压力传感器（20）和第二压力传感器（21），且压力数据分别存储于第一外部存储器（22）和第二外部存储器（23）中，将所述压力数据导入计算机（25）后，分析支撑裂缝内不同位置的流体压力受煤粉扰动随时间的变化规律。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国地质大学(武汉) 一种支撑裂缝内煤粉团聚和分散行为的模拟装置及方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD