CN110374556B - 具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置 - Google Patents
具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110374556B CN110374556B CN201910639290.7A CN201910639290A CN110374556B CN 110374556 B CN110374556 B CN 110374556B CN 201910639290 A CN201910639290 A CN 201910639290A CN 110374556 B CN110374556 B CN 110374556B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- hydrate
- water
- cavity
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N methane clathrate Chemical compound C.C.C.C.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 149
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 126
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 43
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 24
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 13
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 6
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 6
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0099—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 specially adapted for drilling for or production of natural hydrate or clathrate gas reservoirs; Drilling through or monitoring of formations containing gas hydrates or clathrates
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明属于天然气水合物模拟技术领域，涉及到一种具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置。该装置主要包括水合物生成装置、水合物分解装置、供气装置、供水装置、气水补偿装置、温度控制系统、数据采集系统和计算机。构成水合物生成装置的反应釜中设有一个内套，将反应釜内部空间分为样品腔和围压腔，两者通过多层装有阀门和单向阀的流体补充管道相连，单向阀可保证围压腔内流体向样品腔的单向流动，通过设置不同层位上阀门的开闭，能够控制不同层位上周围流体向分解区域的流入量。本发明能够模拟富气和富水环境下的水合物在开采中，周围流体对水合物分解区域在多层位上的压力补偿，为天然气水合物模拟技术提供了新思路。
Description
技术领域
本发明属于天然气水合物开采模拟技术领域，具体涉及一种具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置。
背景技术
天然气水合物是一种能量密度高、清洁无污染、储量丰富的高效新能源，在冻土区及海洋沉积物广泛存在。天然气水合物开采涉及到渗流相变等复杂机理，为了能够实现天然气水合物商业开采，研究者进行了大量的实验室模拟研究，然而研究者大多采用仅装有水合物储层的单层反应釜，少数研究者为了模拟周围流体对水合物储层的力学作用，额外设置了一个仅能向分解区域传递力而不能与分解区域相连通的围压腔。实际上，随着水合物储层不断开采，气水不断产出，分解区域压力变低，在压差的作用下，周围的流体会不断补偿到水合物分解区域，对水合物分解过程造成影响。然而，目前的实验系统忽略了周围流体对水合物开采区域的及时补充作用，偏离了天然气水合物储层开采过程中的实际情况。
永久冰冻带和大洋海底的天然气水合物储层中组分较为复杂，存在两者典型环境下的天然气水合物储层，在富气环境下，天然气水合物储层中的相态主要包括气相和水合物相，在富水环境下，天然气水合物储层中的相态主要包括水相和水合物相。两种环境下的天然气水合物储层在开采过程中，周围储层向分解区域补充的流体类型不同。在富气环境下，当分解区域压力降低，周围储层中的游离气会流向分解区域；在富水环境下，当分解区域压力降低，周围储层中的游离水会流向分解区域。目前针对富气和富水两种环境下的水合物储层开采的气水补偿装置还未见报道。此外，有些水合物储层在不同层位上含游离水/气量不同，因此当水合物储层发生分解时，周围储层在不同层位上向分解区域流入的流体量也有差异。针对上述问题，本发明开发出一套具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置。通过在反应釜内设有一个内套，将反应釜内部空间分为样品腔和围压腔；内套从上到下等距安装着多层流体补充管道，围压腔和样品腔通过流体补充管道相通，在同一层位上，内套的周向上也均匀安装着流体补充管道；每个流体补充管道上设有单向阀和第二阀门，单向阀可保证围压腔内流体向样品腔的单向流动。该装置能够模拟自然界水合物开采过程中周围流体对分解区域的补偿作用，通过设置不同层位上的阀门的开闭，能够模拟不同层位上周围流体向分解区域的流入量。
本发明的技术方案如下：
一种具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置，其特征在于：该天然气水合物开采装置包括水合物生成装置、水合物分解装置、供气装置、供水装置、气水补偿装置、温度控制系统、数据采集系统和计算机。
水合物生成装置包括反应釜、釜外夹套、第一温度传感器、第一压力传感器和安全阀。反应釜包括内套、上法兰盘、内壁、密封圈以及用于连接法兰盘和内壁侧部的螺栓，反应釜中的内套将反应釜内部空间分为样品腔和围压腔；其中，内套、上法兰盘和内壁通过螺栓围成用于放置样品的样品腔，内套、上法兰盘和内壁之间围成围压腔；为了保证围压腔在向样品腔补充气体时压力基本稳定，设置围压腔与样品腔的体积比大于2:1。釜外夹套与反应釜之间围成水浴腔，通过温度控制系统改变水浴腔内的温度来调节反应釜中的温度。含有多个测点的第一温度传感器垂直安装于反应釜样品腔内，反应釜上设有第一压力传感器和安全阀；第一温度传感器和第一压力传感器能够分别监测到反应釜内温度及压力，并通过数据采集系统采集信号。
水合物生成装置通过样品腔下部与供气装置的供气总管相连通，通过围压腔下部与供气装置的供气支管相连通，通过样品腔上部与水合物分解装置的产物输出管道相连通，通过样品腔上部与供水装置的供水总管相连通，通过围压腔上部与供气装置的供气支管相连通，通过内套与气水补偿装置的流体补充管道相连通。
水合物分解装置包括水合物分解产物输出管道、背压阀、气液分离器、电子天平、第一气体流量计、缓冲罐、第二温度传感器和第二压力传感器。水合物分解装置通过产物输出管道与水合物生成系统的反应釜样品腔上部相连通。产物输出管道上依次设有背压阀、气液分离器和第一气体流量计，进一步与缓冲罐相连通，缓冲罐上设置有第二温度传感器和第二压力传感器；气液分离器设置在电子天平上；其中气液分离器中装有硅胶材料，当气水混合物经过气液分离器，水分被气液分离器中的硅胶材料吸收，并可通过气液分离器下部的电子天平称取重量。分离出的干燥气体进入缓冲罐，通过缓冲罐装有的第二温度传感器、第二压力传感器可计算出气体产出量。
供气装置包括气瓶、减压阀、注气泵、第一针阀、第二针阀、第三针阀、第二气体流量计、第三气体流量计、供气总管、供气支管、真空泵、第一阀门和抽真空管道。供气装置通过供气总管与水合物生成装置的样品腔下部相连通，实现向样品腔的注气，通过供气支管与水合物生成装置的围压腔下部相连通，实现向围压腔的注气。气瓶提供气体，与总管路相连，总管路上设置有减压阀、注气泵和第一针阀后，总管路分为供气总管和供气支管两条管路，供气总管上设有第三气体流量计和第三针阀后与样品腔下部相连通；供气支管上设有第二气体流量计和第二针阀后与样品腔下部相连通；在供气支管与供气总管连接处、第一针阀之间还接有抽真空管道，抽真空管道上依次设有真空泵和第一阀门，能够实现抽真空。
供水装置包括储水罐、第四针阀、注水泵、供水总管、供水支管、第五针阀、第六针阀。供水装置通过供水总管与水合物生成装置的样品腔上部相连通，实现向样品腔的注水；通过供水支管与水合物生成装置的围压腔上部相连通，实现向围压腔的注水。储水罐提供水体，与总管路相连，总管路上设置有第四针阀和注水泵后，总管路分为供水总管和供水支管两条管路，供水总管上设置有第六针阀，供水支管上设置有第五针阀。
气水补偿装置包括流体补充管道、单向阀和第二阀门，气水补偿装置设置在围压腔内，通过流体补充管道与水合物生成装置的样品腔相连通；流体补充管道固定在内套上，其上设置有单向阀和第二阀门，反应釜中的内套从上到下等距安装着多层流体补充管道，在每一层位的周向上也均匀安装着流体补充管道。单向阀可保证围压腔内流体向样品腔的单向流动，通过在填砂时设置不同高度上的第二阀门的开闭，能够模拟不同层位上周围流体向分解区域的流入量。当所有层位上的第二阀门均开启时，能够实现围压腔内流体向样品腔的四周均匀流入，即能够模拟水合物储层周围区域向分解区域均匀补充流体的情况。
温度控制系统分别与注水泵、注气泵、反应釜与釜外夹套之间围成的水浴腔相连通，用于控制注入流体的温度及反应釜内温度。
数据采集系统分别与水合物生成装置的第一温度传感器、第一压力传感器相连接，与水合物分解装置的第二温度传感器、第二压力传感器、电子天平和第一气体流量计相连接，与供水装置的注水泵相连接，与供气装置的第二气体流量计、第三气体流量计和注气泵相连接，用于采集相应的信号，并将信号实时输出并记录到计算机上。
本发明的有益效果：该实验系统能够模拟富气和富水环境下水合物储层开采过程中周围流体对分解区域的压力补偿作用，并且能够控制不同层位上周围流体向分解区域的流入量。
附图说明
图1是一种具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置的示意图。
图中：1数据采集系统；2反应釜；3第二温度传感器；4第二压力传感器；5缓冲罐；6第一气体流量计；7气液分离器；8电子天平；9背压阀；10产物输出管道；11第一压力传感器；12第一温度传感器；13第六针阀；14安全阀；15供水总管；16供水支管；17第五针阀；18注水泵；19第四针阀；20储水罐；21釜外夹套；22温度控制系统；23气瓶；24真空泵；25第一阀门；26减压阀；27抽真空管道；28注气泵；29第一针阀；30第二气体流量计；31供气支管；32供气总管；33第二针阀；34第三气体流量计；35第三针阀；36单向阀；37第二阀门；38流体补充管道；39计算机；201围压腔；202上法兰盘；203螺栓；204密封圈；205样品腔；206内套；207内壁。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置，其特征在于：该天然气水合物开采装置包括水合物生成装置、水合物分解装置、供气装置、供水装置、气水补偿装置、温度控制系统、数据采集系统和计算机。
水合物生成装置包括反应釜2、釜外夹套21、第一温度传感器12、第一压力传感器11和安全阀14。反应釜2包括内套206、上法兰盘202、内壁207、密封圈204以及用于连接上法兰盘202和内壁207侧部的螺栓203，反应釜2中的内套206将反应釜内部空间分为样品腔205和围压腔201；其中，内套206、上法兰盘202和内壁207通过螺栓203围成用于放置样品的样品腔，内套206、上法兰盘202和内壁207之间围成围压腔。为了保证围压腔201在向样品腔205补充气体时压力基本稳定，设置围压腔201与样品腔205的体积比大于2:1。釜外夹套21与反应釜2之间围成水浴腔，通过温度控制系统22改变水浴腔内的温度来调节反应釜中的温度。含有多个测点的第一温度传感器12垂直安装于反应釜样品腔205内，反应釜上设有第一压力传感器11和安全阀14；第一温度传感器12和第一压力11传感器能够分别监测到反应釜2内温度及压力，并通过数据采集系统采集信号。
水合物生成装置通过样品腔205下部与供气装置的供气总管32相连通，通过围压腔201下部与供气装置的供气支管31相连通，通过样品腔205上部与水合物分解装置的产物输出管道10相连通，通过样品腔205上部与供水装置的供水总管15相连通，通过围压腔201上部与供气装置的供气支管31相连通，通过内套206与气水补偿装置的流体补充管道38相连通。
水合物分解装置包括水合物分解产物输出管道10、背压阀9、气液分离器7、电子天平8、第一气体流量计6、缓冲罐5、第二温度传感器3和第二压力传感器4。水合物分解装置通过产物输出管道10与水合物生成系统的反应釜样品腔205上部相连通。产物输出管道10上依次设有背压阀9、气液分离器7和第一气体流量计6，进一步与缓冲罐5相连通，缓冲罐5上设置有第二温度传感器3和第二压力传感器4；气液分离器7设置在电子天平8上；其中气液分离器7中装有硅胶材料，当气水混合物经过气液分离器7，水分被气液分离器7中的硅胶材料吸收，并可通过气液分离器7下部的电子天平8称取重量。分离出的干燥气体进入缓冲罐5，通过缓冲罐5装有的第二温度传感器3、第二压力传感器4可计算出气体产出量。
供气装置包括气瓶23、减压阀26、注气泵28、第一针阀29、第二针阀33、第三针阀35、第二气体流量计30、第三气体流量计34、供气总管32、供气支管31、真空泵24、第一阀门25和抽真空管道27。供气装置通过供气总管32与水合物生成装置的样品腔205下部相连通，实现向样品腔205的注气，通过供气支管31与水合物生成装置的围压腔201下部相连通，实现向围压腔201的注气。气瓶23提供气体，与总管路相连，总管路上设置有减压阀26、注气泵28和第一针阀29后，总管路分为供气总管32和供气支管31两条管路，供气总管32上设有第三气体流量计34和第三针阀35后与样品腔205下部相连通；供气支管31上设有第二气体流量计30和第二针阀33后与样品腔205下部相连通；在供气支管31与供气总管32连接处、第一针阀29之间还接有抽真空管道27，抽真空管道27上依次设有真空泵24和第一阀门25，能够实现抽真空。
供水装置包括储水罐20、第四针阀19、注水泵18、供水总管15、供水支管16、第五针阀17、第六针阀13。供水装置通过供水总管15与水合物生成装置的样品腔205上部相连通，实现向样品腔205的注水；通过供水支管16与水合物生成装置的围压腔201上部相连通，实现向围压腔201的注水。储水罐20提供水体，与总管路相连，总管路上设置有第四针阀19和注水泵18后，总管路分为供水总管15和供水支管16两条管路，供水总管15上设置有第六针阀13，供水支管16上设置有第五针阀17。
气水补偿装置包括流体补充管道38、单向阀36和第二阀门37，气水补偿装置设置在围压腔201内，通过流体补充管道38与水合物生成装置的样品腔205相连通；流体补充管道38固定在内套206上，其上设置有单向阀36和第二阀门37，反应釜中的内套206从上到下等距安装着多层流体补充管道38，在每一层位的周向上也均匀安装着流体补充管道38。单向阀36可保证围压腔201内流体向样品腔205的单向流动，通过在填砂时设置不同高度上的第二阀门37的开闭，能够模拟不同层位上周围流体向分解区域的流入量。当所有层位上的第二阀门37均开启时，能够实现围压腔201内流体向样品腔205的四周均匀流入，即能够模拟水合物储层周围区域向分解区域均匀补充流体的情况。
温度控制系统分别与注水泵18、注气泵28、反应釜2与釜外夹套21之间围成的水浴腔相连通，用于控制注入流体的温度及反应釜2内温度。
数据采集系统分别与水合物生成装置的第一温度传感器12、第一压力传感器11相连接，与水合物分解装置的第二温度传感器3、第二压力传感器4、电子天平8和第一气体流量计6相连接，与供水装置的注水泵18相连接，与供气装置的第二气体流量计30、第三气体流量计34和注气泵28相连接，用于采集相应的信号，并将信号实时输出并记录到计算机39上。
使用上述系统进行的周围流体对水合物储层分解区域的气水补偿方法，结合图1描述的具体步骤如下：
针对富气环境下的水合物藏：
(1)填砂：将一定量的去离子水与砂子均匀混合后装入反应釜样品腔205中，调整反应釜围压腔201中的第二阀门37的开闭组合，用于模拟水合物藏周围气体在不同层位的流入情况；
(2)抽真空和注气：打开第一阀门25、第二针阀33、第三针阀35和真空泵24，对反应釜抽真空30min，随后关闭真空泵24、第一阀门25、第三针阀35，打开气瓶23、减压阀26、注气泵28、第一针阀29，利用注气泵28以恒压P1充入气体至围压腔201，在压力差的作用下，充入围压腔201的气体逐渐进入样品腔205中；
(3)水合物生成：设置样品腔205温度至压力P1所对应的相平衡温度以下，降温生成水合物，当反应釜内温度压力稳定时可认为水合物生成结束，并关闭注气泵28、气瓶23、减压阀26、第一针阀29、第二针阀33，此时样品腔内形成的水合物藏的相态主要包括气相和水合物相；
(4)水合物降压分解：设置背压阀9压力至水合物相平衡压力以下，进行水合物降压分解过程，随着初期样品腔205中自由气的产出，水合物不断分解，样品腔205压力下降，在围压腔201与样品腔205之间压差的作用下，围压腔201内的气体流向样品腔205，由于围压腔201体积大于样品腔205，当围压腔201流入少量的气体至样品腔205时，则可认为围压腔201中压力近似不变，如此可模拟真实富气环境下水合物储层分解过程中周围区域不断向分解区域补充气体的情形；
(5)水合物分解产生的气水混合物及围压腔201向样品腔205补充的气体经过气液分离器7，水分被气液分离器7中的硅胶材料吸收，并可通过气液分离器7下部的电子天平8称取重量，分离出的干燥气体进入缓冲罐5，通过缓冲罐5装有的第二温度传感器3、第二压力传感器4计算出气体产出量。
针对富水环境下的水合物藏：
(1)填砂：将一定量砂子装入反应釜样品腔205中，调整反应釜围压腔201中的第二阀门37的开闭组合，用于模拟水合物藏周围的游离水在不同层位的流入情况；
(2)抽真空、注气注水：打开第一阀门25、第二针阀33、第三针阀35和真空泵24，对反应釜2抽真空30min，随后关闭真空泵24、第一阀门25、第二针阀33，打开气瓶23、减压阀26、注水泵28、第一针阀29，利用注气泵28向样品腔205充入一定量气体至压力P1，随即停止注气；打开第四针阀19、第六针阀13、注水泵18，向样品腔205注入一定量的水至压力P2(P2>P1)，随即停止注水；
(3)水合物生成：设置样品腔205温度至压力P2所对应的相平衡温度以下，降温生成水合物，为了提高水合物的饱和度，通过注水泵18多次向样品腔205注入与样品腔温度相同的水至压力P3，尽可能消耗掉样品腔205内剩余的气体，此时样品腔205内形成的水合物藏的相态主要包括水相和水合物相；
(4)围压腔注水：打开第五针阀17，用注水泵18向围压腔201注入与样品腔205温度相同的水至压力P3，并保持注水泵开启，为围压腔提供恒定的压力；
(5)水合物降压分解：设置背压阀9压力至水合物相平衡压力以下，进行水合物降压分解过程，随着水合物不断分解，样品腔205压力下降，在围压腔201与样品腔205之间压差的作用下，围压腔201内的水流向样品腔205，如此可模拟真实富水环境下水合物储层分解过程中周围区域不断向分解区域补充水源的情形；
(6)水合物分解产生的气水混合物经过气液分离器7，水分被气液分离器7中的硅胶材料吸收，并可通过气液分离器7下部的电子天平8称取重量，分离出的干燥气体进入缓冲罐5，通过缓冲罐5装有的第二温度传感器3、第二压力传感器4计算出气体产出量。
综上所述，本发明所提供的一种具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置能够模拟富气和富水环境下水合物储层开采过程中周围流体对分解区域补偿作用，并且能够控制不同层位上周围流体向分解区域的流入量，为天然气水合物模拟技术提供了新思路。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置，其特征在于：该天然气水合物开采装置包括水合物生成装置、水合物分解装置、供气装置、供水装置、气水补偿装置、温度控制系统、数据采集系统和计算机；
所述水合物生成装置包括反应釜(2)、釜外夹套(21)、第一温度传感器(12)、第一压力传感器(11)和安全阀(14)；所述反应釜(2)包括内套(206)、上法兰盘(202)、内壁(207)、密封圈(204)以及用于连接法兰盘和内壁侧部的螺栓(203)，其中，内套(206)内侧、上法兰盘(202)和内壁(207)通过螺栓(203)围成用于放置样品的样品腔(205)，内套(206)外侧、上法兰盘(202)和内壁(207)之间围成围压腔(201)，釜外夹套(21)与反应釜(2)之间围成水浴腔，通过温度控制系统(22)改变水浴腔内的温度来调节反应釜(2)中的反应温度；含有多个测点的第一温度传感器(12)垂直安装于反应釜样品腔(205)内，反应釜(2)上设有第一压力传感器(11)和安全阀(14)；水合物生成装置通过样品腔(205)下部与供气装置的供气总管(32)相连通，通过围压腔(201)下部与供气装置的供气支管(31)相连通，通过样品腔(205)上部与水合物分解装置的产物输出管道(10)相连通，通过样品腔(205)上部与供水装置的供水总管(15)相连通，通过围压腔(201)上部与供水装置的供水支管(16)相连通，通过内套(206)与气水补偿装置的流体补充管道(38)相连通；
所述水合物分解装置包括产物输出管道(10)、背压阀(9)、气液分离器(7)、电子天平(8)、第一气体流量计(6)、缓冲罐(5)、第二温度传感器(3)和第二压力传感器(4)；水合物分解装置通过产物输出管道(10)与水合物生成系统的反应釜样品腔(205)上部相连通；产物输出管道(10)上依次设置有背压阀(9)、气液分离器(7)和第一气体流量计(6)，进一步与缓冲罐(5)相连通；缓冲罐(5)上设置有第二温度传感器(3)和第二压力传感器(4)；气液分离器(7)设置在电子天平(8)上；
所述供气装置包括气瓶(23)、减压阀(26)、注气泵(28)、第一针阀(29)、第二针阀(33)、第三针阀(35)、第二气体流量计(30)、第三气体流量计(34)、供气总管(32)、供气支管(31)、真空泵(24)、第一阀门(25)和抽真空管道(27)；供气装置通过供气总管(32)与水合物生成装置的样品腔(205)下部相连通，通过供气支管(31)与水合物生成装置的围压腔(201)下部相连通；气瓶(23)提供气体，与总管路相连，总管路上设置有减压阀(26)、注气泵(28)和第一针阀(29)后，总管路分为供气总管(32)和供气支管(31)两条管路，供气总管(32)上设有第三气体流量计(34)和第三针阀(35)后与样品腔(205)下部相连通；供气支管(31)上设有第二气体流量计(30)和第二针阀(33)后与样品腔(205)下部相连通；
所述供水装置包括储水罐(20)、第四针阀(19)、注水泵(18)、供水总管(15)、供水支管(16)、第五针阀(17)和第六针阀(13)；供水装置通过供水总管(15)与水合物生成装置的样品腔(205)上部相连通，通过供水支管(16)与水合物生成装置的围压腔(201)上部相连通；储水罐(20)提供水体，与总管路相连，总管路上设置有第四针阀(19)和注水泵(18)后，总管路分为供水总管(15)和供水支管(16)两条管路，供水总管(15)上设置有第六针阀(13)，供水支管(16)上设置有第五针阀(17)；
所述气水补偿装置包括流体补充管道(38)、单向阀(36)和第二阀门(37)；气水补偿装置设置在围压腔(201)内，通过流体补充管道(38)与水合物生成装置的样品腔(205)相连通；流体补充管道(38)固定在内套(206)上，其上设置有单向阀(36)和第二阀门(37)；反应釜(2)中的内套(206)从上到下等距安装着多层流体补充管道(38)，每个层位的周向上也均匀安装着流体补充管道(38)；
所述温度控制系统(22)分别与注水泵(18)、注气泵(28)、反应釜(2)与釜外夹套(21)之间围成的水浴腔相连通，用于控制注入流体的温度及反应釜内温度；
所述数据采集系统(1)分别与水合物生成装置的第一温度传感器(12)、第一压力传感器(11)相连接，与水合物分解装置的第二温度传感器(3)、第二压力传感器(4)、电子天平(8)、第一气体流量计(6)相连接，与供水装置的注水泵(18)相连接，与供气装置的第二气体流量计(30)、第三气体流量计(34)、注气泵(28)相连接，用于采集相应的信号，并将信号输出到计算机上。
2.根据权利要求1所述的具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置，其特征在于：构成水合物生成装置的反应釜(2)中设有一个内套(206)，将反应釜内部空间分为样品腔(205)和围压腔(201)，且围压腔(201)与样品腔(205)的体积比大于2:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910639290.7A CN110374556B (zh) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | 具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910639290.7A CN110374556B (zh) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | 具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110374556A CN110374556A (zh) | 2019-10-25 |
| CN110374556B true CN110374556B (zh) | 2021-02-26 |
Family
ID=68253316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910639290.7A Active CN110374556B (zh) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | 具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110374556B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111691856B (zh) * | 2020-05-22 | 2022-07-15 | 中海石油(中国)有限公司湛江分公司 | 上覆和边低水层对甲烷水合物开采影响模拟装置及方法 |
| CN117368066B (zh) * | 2023-10-10 | 2024-05-17 | 大连理工大学 | 基于纳米ct水合物原位生成、渗流模拟装置及其使用方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017024538A1 (zh) * | 2015-08-11 | 2017-02-16 | 深圳朝伟达科技有限公司 | 一种岩心制备方法 |
| CN108798606A (zh) * | 2018-06-03 | 2018-11-13 | 西南石油大学 | 一种模拟天然气水合物固态流化采掘实验装置及方法 |
| CN109633754B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-05-28 | 中国地质调查局油气资源调查中心 | 一种天然气水合物开发模拟实验装置的模拟方法 |
| CN109725357B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-01-01 | 中国地质调查局油气资源调查中心 | 一种天然气水合物开发模拟实验装置的一维模拟装置 |
| CN109681198B (zh) * | 2019-01-25 | 2021-11-19 | 大连理工大学 | 一种针对不同类型天然气水合物储层的多方式开采模拟装置及方法 |
-
2019
- 2019-07-16 CN CN201910639290.7A patent/CN110374556B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110374556A (zh) | 2019-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109681198B (zh) | 一种针对不同类型天然气水合物储层的多方式开采模拟装置及方法 | |
| CN102865066B (zh) | 含天然气水合物相变的深水井筒多相流动实验装置及方法 | |
| US11401784B2 (en) | In-situ hydraulic jet exploiting device and method of low-permeability natural gas hydrate reservoir | |
| CN103471976B (zh) | 一种测量含水合物多孔沉积物渗透率的装置 | |
| CN111443182A (zh) | 一种超重力水合物研究实验系统及方法 | |
| CN110374556B (zh) | 具有储层多层位压力补偿功能的天然气水合物开采装置 | |
| CN113072990B (zh) | 可模拟真实地层中天然气水合物储层的模型制备装置及方法 | |
| WO2016061854A1 (zh) | 一种可渗透边界层天然气水合物开采模拟实验装置 | |
| CN112855129B (zh) | 海洋天然气水合物系统多气合采模拟装置及方法 | |
| CN105259003A (zh) | 一种合成海洋天然气水合物样品的实验装置和方法 | |
| CN103440813B (zh) | 一种配有气泡发生器的模拟深海综合实验台及其使用方法 | |
| CN203931312U (zh) | Co2置换开采天然气水合物试验模拟装置 | |
| CN111577212A (zh) | 大尺度天然气水合物形成分解地质环境模拟系统及方法 | |
| CN111997595A (zh) | 一种天然气水合物地质分层装置和方法 | |
| CN210858697U (zh) | 评价水合物开采过程中水平井内出砂与防砂的装置 | |
| CN106812523A (zh) | 一种多煤层煤层气井排采物理模拟装置及其实验方法 | |
| CN110454146A (zh) | 评价水合物开采过程中水平井内出砂与防砂的装置及方法 | |
| CN106042160A (zh) | 一种固井水泥浆试模的可变温变压养护装置 | |
| CN110658330B (zh) | 一种能源耦合模拟开采天然气水合物的装置 | |
| CN112539063B (zh) | 一种滨海采煤条件下地下水动态演化三维模拟装置 | |
| CN211043382U (zh) | 一种能源耦合模拟开采天然气水合物的装置 | |
| CN108587712A (zh) | 一种高饱和度水合物的合成方法 | |
| CN104614495A (zh) | 一种高承压隧道突水突泥试验装置 | |
| CN115656440B (zh) | 深盐水层二氧化碳埋存模拟装置 | |
| CN114941525A (zh) | 多气层合采天然气水合物井筒流动保障模拟装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |