一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統，包括總控機構、正壓泵、負壓泵、處理器、保壓泵、流量計、試件箱體、原位加載系統、傳感器、注入玻璃管、抽采玻璃管、相似材料、釋壓孔、高壓水射流噴頭、穩定架、高壓水射流泵。本實用新型專利技術模擬不同油氣走廊布設下煤油氣協調開采過程，其中通過高壓水射流模擬煤層開采，采用柔性鋼化玻璃管模擬井網，注入、抽采泵模擬油氣資源開采，各組成部分密切配合，獲得煤油氣協調開采多場耦合演化分布規律，從而優化煤油氣協調開采方案，提高共伴生資源采出率及經濟效益。資源采出率及經濟效益。資源采出率及經濟效益。

【技術實現步驟摘要】
一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統


[0001]本技術涉及煤及共伴生資源協調開發領域，尤其涉及一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統。

技術介紹

[0002]鄂爾多斯盆地資源豐富，賦存煤炭資源的同時，伴生著大量的煤層氣、砂巖氣、石油等化石資源。伴生油氣資源一般垂直分布于煤炭資源下方，且埋深大于煤層?，F階段煤油氣多資源協調開發尚未形成系統的體系，同時在開采時面臨諸多問題，如煤層先采，造成采空區上覆不穩定巖層油氣鉆孔施工困難，無法開采油氣資源，易造成安全事故導致油氣資源浪費；油氣先采，在煤層開采時引發的地層塌陷會破壞油氣井網，導致管網油氣泄露甚至爆炸，如果禁止煤炭開采，或留設較大安全煤柱，則會導致煤炭資源浪費?！耙环N煤與油氣綠色協調開采系統及應用方法(CN201610969268.5)”和“含煤地層煤與油氣資源開采方法和裝置(CN201710742810.8)”提出了油氣走廊的開發概念，為煤油氣多資源協調開發指明的方向，然而，煤油氣協調開采的相關研究相對較少，實驗室物理模型試驗鮮有報道。基于上述情況，迫切需要一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統，對煤油氣協調開采現場進行模擬，為工程實踐提供借鑒，實現共伴生資源綠色、安全、經濟、高效的開發。

技術實現思路

[0003]本技術的目的是提供一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統，該方案主要目的在于為實驗室提供一種可在實驗室內進行煤油氣協調開采的物理相似模擬的實驗系統，用于進行相應條件下的實驗，分析實驗數據，揭示煤油氣協調開采擾動巖層多場耦合演化特征與分布規律。
[0004]為實現上述目的，本技術采用的技術方案為一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統，包括總控機構、正壓泵、負壓泵、處理器、保壓泵、流量計、試件箱體、原位加載系統、傳感器、注入玻璃管、抽采玻璃管、相似材料、釋壓孔、高壓水射流噴頭、穩定架、高壓水射流泵，所述的總控機構連接所有所述的泵體和傳感器；所述的正壓泵和負壓泵分別連接所述的注入玻璃管和抽采玻璃管；所述的試件箱體包括煤層開采孔、保壓孔和釋壓孔；所述的保壓泵連接保壓孔；所述的保壓孔與釋壓孔對稱分布于試件箱體兩端面；所述的流量計分別與抽采玻璃管和總控機構相連；所述的處理器與總控機構相連；所述的高壓水射流噴頭分別與穩定架和高壓水射流泵相連；所述的相似材料包括模擬煤層和模擬油層。
[0005]所述的總控機構包括數據采集儀，與所有所述的泵體和傳感器相連，并與處理器相連。
[0006]所述的模擬煤層與模擬油層鋪設于試件箱體內部；所述的模擬煤層鋪設于模擬油層上部；所述的注入玻璃管和抽采玻璃管布設于油氣走廊區。
[0007]優選的，所述的煤層開采孔、保壓孔和釋壓孔根據實驗方案合理的布設于試件箱體上；
[0008]優選的，所述的煤層開采孔內所包含區域為煤層開采區，并所述的煤層開采區采用高壓水射流沖刷開采方式；
[0009]優選的，所述的注入玻璃管和抽采玻璃管為與現場實際井網具有相似強度比的柔性鋼化玻璃管。
[0010]與現有技術對比，采用本技術的一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統，通過高壓水射流沖刷煤層開采區模擬煤層開采，采用柔性鋼化玻璃管模擬井網，注入、抽采泵模擬油氣資源開采，可以安全、有效、經濟地模擬煤與油氣疊置資源協調開采。通過室內物理實驗獲取采動巖層多場耦合響應數據，為合理確定油氣走廊的布設提供依據，能有效指導現場實踐工作中的煤油氣協調開采問題，具有很好的推廣應用前景。
附圖說明
[0011]圖1為本技術的整體效果圖；
[0012]圖2為試件箱體及傳感器布置結構示意主視圖；
[0013]圖3為試件箱體及傳感器布置結構示意側視圖；
[0014]圖4為試件箱體及傳感器布置結構示意俯視圖
[0015]附圖中的標記符號說明：
[0016]1、總控機構(包含數據采集儀)；2、高壓水射流噴頭；3、正壓泵；4、負壓泵；5、處理器；6、保壓泵；7、流量計；8、試件箱體；9、保壓孔；10、原位加載系統；11、傳感器；12、注入玻璃管；13、抽采玻璃管；14、煤層開采孔；15、釋壓孔；16、穩定架；17、高壓水射流泵；18、相似材料。
具體實施方式
[0017]下面結合附圖對本技術作進一步說明。
[0018]本技術的一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統主要通過以下技術方案實現的，參照圖1、2、3、4對本技術的實施例進行說明：
[0019]一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統，所述的總控機構1連接所有所述的泵體和傳感器11；所述的正壓泵3和負壓泵4分別連接所述的注入玻璃管12和抽采玻璃管13；所述的試件箱體8包括煤層開采孔14、保壓孔9和釋壓孔15；所述的保壓泵6連接保壓孔9；所述的保壓孔9與釋壓孔 15對稱分布于試件箱體8兩端面；所述的流量計7分別與抽采玻璃管13和總控機構1相連；所述的處理器5與總控機構1相連；所述的高壓水射流噴頭2 分別與穩定架16和高壓水射流泵17相連。所述的總控機構包括數據采集儀，與所有所述的泵體和傳感器相連，并與處理器5相連；所述的模擬煤層與模擬油層鋪設于試件箱體8內部；所述的模擬煤層鋪設于模擬油層上部；所述的注入玻璃管12和抽采玻璃管13布設于油氣走廊區。
[0020]結合圖1、圖2、圖3、圖4所示，在試件箱體8底部鋪設模擬油層，基于工程地質條件鋪模擬煤層，分別將注入玻璃管12、抽采玻璃管13、保壓孔 9與正壓泵3、負壓泵4、保壓泵6連接，開啟原位加載系統10和保壓泵6，反演煤油氣賦存環境，開啟正壓泵3、負壓泵4、高壓水射流泵17，實現煤油氣協調開采。
[0021]其實驗步驟如下：
[0022]第一步、根據工程地質尺寸，確定模型幾何相似比、力學相似比及時間相似比；
[0023]第二步、實驗前檢查實驗系統各組成部分的可靠性；
[0024]第三步、試件箱體8底部鋪設油砂儲層，同時布設注入玻璃管12與抽采玻璃管13，端部布設保壓孔9，并連接保壓泵6；試件箱體8內由下至上依次鋪設各分層相似材料18模擬地層；模擬地層鋪設的同時，布設壓力、光纖、應變片、超聲波等傳感器11于相應位置，所述線纜連接后，封閉試件箱體8，并將各傳感器11和數據采集儀1連接；
[0025]第四步、根據現場實測的地應力資料，開啟原位加載系統10對模擬地層施加模擬地應力；同時啟動保壓泵6，模擬含油儲層地層壓力；開啟數據采集儀1監測數據；
[0026]第五步、通過控制系統設置正壓泵3與負壓泵4參數，利用模擬的注入玻璃管12及抽采玻璃管13模擬石油開采；
[0027]第六步、開啟高壓水射流泵17，通過穩定架16固定高壓水射流噴頭2，通過調整高壓水射流噴頭2沖刷煤層開采孔的模擬煤層，模擬煤層開采；
[0028]第七步、開啟處理器5分析處理監測數據，獲取巖層移動規律、裂隙發育規律，揭示多場耦合演化規律與分布特征。
[0029]以上所述，僅為本實用新本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統，其特征在于：疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統包括：總控機構、正壓泵、負壓泵、處理器、保壓泵、流量計、試件箱體、原位加載系統、傳感器、注入玻璃管、抽采玻璃管、相似材料、釋壓孔、高壓水射流噴頭、穩定架、高壓水射流泵，所述的總控機構連接所有所述的泵體和傳感器；所述的正壓泵和負壓泵分別連接所述的注入玻璃管和抽采玻璃管；所述的試件箱體包括煤層開采孔、保壓孔和釋壓孔；所述的保壓泵連接保壓孔；所述的保壓孔與釋壓孔對稱分布于試件箱體兩端面；所述的流量計分別與抽采玻璃管和總控機構相連；所述的處理器與總控機構相連；所述的高壓水射流噴頭分別與穩定架和高壓水射流泵相連；所述的相似材料包括模擬煤層和模擬油層。2.根據權利要求1所述的疊置資源精準開采原位物理模擬實驗系統，其特征在于：所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉洋，張通，楊科，唐明，楊鑫，
申請(專利權)人：安徽理工大學，
類型：新型
國別省市：