CN112112610A - 天然气水合物开采的模拟装置、模拟系统及模拟方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种天然气水合物开采的模拟装置、模拟系统及模拟方法，所述装置包括：多个管道本体；每个管道本体纵长延伸，多个管道本体沿垂直于纵长延伸的方向相叠；多个内嵌腔体，多个内嵌腔体与多个管道本体相对应，每个内嵌腔体设置于对应的管道本体内；且多个内嵌腔体相连通；多个密封件，多个密封件与多个管道本体相对应，每个密封件密封对应的管道本体内的内嵌腔体；至少一个开采井，至少一个开采井设置于管道本体上，且至少一个开采井与内嵌腔体相连通。本申请实施方式提供了一种能增加天然气水合物的开采空间的纵向尺度的天然气水合物开采的模拟装置、模拟系统及模拟方法。

Description

天然气水合物开采的模拟装置、模拟系统及模拟方法

技术领域

本申请涉及天然气水合物开采技术领域，尤其涉及一种天然气水合物开采的模拟装置、模拟系统及模拟方法。

背景技术

天然气水合物稳定带的基本形态为盘状。开采时，首先在天然气水合物内开设竖直井。然后在竖直井筒上的不同深度处开设多个采气井。在通过竖直井进行降压开采的过程中，每个采气井的水平周围均会出现温压条件和流场不同的近井区、中间区和远井区。

现有技术中对天然气水合物进行开采模拟时，通常在呈盘状的天然气水合物的稳定带内选取一定角度的扇状区域作为模拟边界的条件，从而对开采过程中的流场和温压场工况进行模拟，获取相应的空间效应。但是现有的天然气水合物的开采模拟装置在纵向上的尺度较小，难以真实再现天然气水合物稳定带的横向与纵向的比例，因此现有技术中的天然气水合物开采模拟装置限制了对纵向尺度空间的效应的考察。

发明内容

有鉴于此，本申请实施方式提供了一种能增加天然气水合物的开采空间的纵向尺度的天然气水合物开采的模拟装置、模拟系统及模拟方法。

为实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：一种天然气水合物开采的模拟装置，包括：多个管道本体；每个所述管道本体纵长延伸，多个所述管道本体沿垂直于所述纵长延伸的方向相叠；多个内嵌腔体，多个所述内嵌腔体与多个所述管道本体相对应，每个所述内嵌腔体设置于对应的所述管道本体内；且多个所述内嵌腔体相连通；每个所述内嵌腔体沿所述纵长延伸的方向上的截面为扇形；每个所述内嵌腔体对应所述扇形的顶点位于对应的所述管道本体的相同侧；多个密封件，多个所述密封件与多个所述管道本体相对应，每个所述密封件密封对应的所述管道本体内的所述内嵌腔体；至少一个开采井，至少一个所述开采井设置于所述管道本体上，且至少一个所述开采井与所述内嵌腔体相连通。

作为一种优选的实施方式，每个所述内嵌腔体沿所述纵长延伸的方向上的截面相配合。

作为一种优选的实施方式，相邻所述管道本体之间的管壁被去除以使多个所述内嵌腔体能相连通。

作为一种优选的实施方式，每个所述密封件包括设置于所述管道本体两端的两个法兰。

作为一种优选的实施方式，相邻的所述内嵌体之间设置有能在对天然气水合物进行开采时允许流体通过而限制沉积砂通过以维持沉积层结构的隔离网。

一种天然气水合物开采的模拟方法，其包括：向每个管道本体的内嵌腔体内填充模拟沉积物，通过每个密封件密封对应的所述管道本体；向所述内嵌腔体中注入高压天然气，当所述内嵌腔体内的所述高压天然气的压力超过预定压力时，停止向所述内嵌腔体内注入高压天然气，以使所述高压天然气能与所述模拟沉积物内的水形成天然气水合物；通过开采井对所述天然气水合物进行降压开采。

作为一种优选的实施方式，在通过所述开采井对所述天然气水合物进行降压开采的过程中，获取每个所述内嵌腔体内处于同一水平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线；以及各个所述内嵌腔体内处于同一竖直平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线；根据每个所述内嵌腔体内处于同一水平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线以及各个所述内嵌腔体内处于同一竖直平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线计算所述天然气水合物降压开采的波及范围、所述天然气水合物的分解数据以及气液运移数据。

作为一种优选的实施方式，在步骤向所述内嵌腔体中注入高压天然气，当所述内嵌腔体内的所述高压天然气的压力超过预定压力时，停止向所述内嵌腔体内注入高压天然气中，在所述高压天然气与所述模拟沉积物内的水形成天然气水合物的过程中，若所述内嵌腔体内的所述高压天然气的压力与相平衡压力之间的差值小于预定的值，则继续向所述内嵌腔体内注入高压天然气直至所述内嵌腔体内的所述高压天然气的压力与所述相平衡压力之间的差值不小于预定的值。

一种天然气水合物开采的模拟系统，其包括：如上述的天然气水合物开采的模拟装置；注气装置，所述注气装置与每个所述内嵌腔体相连通，所述注气装置用于向所述内嵌腔体中注入高压天然气以形成天然气水合物；监测装置，所述监测装置设置于所述管道本体上，所述监测装置用于检测所述内嵌腔体中形成所述天然气水合物过程中的温度和压力。

作为一种优选的实施方式，其还包括：排气设备，所述排气设备与每个所述内嵌腔体相连通；所述排气设备用于排出所述内嵌腔体中的气体；排液设备，所述排液设备与每个所述内嵌腔体相连通；所述排液设备用于排出所述内嵌腔体中的液体。

借由以上的技术方案，本申请实施方式所述的天然气水合物开采的模拟装置、模拟系统及模拟方法通过设置多个管道本体，每个管道本体内设置有内嵌腔体；多个内嵌腔体相连通。因此，多个内嵌腔体能形成一个连通的用于对天然气水合物进行模拟开采的开采空间。由于每个内嵌腔体沿纵长延伸的方向上的截面为扇形，且每个内嵌腔体对应扇形的顶点位于对应的管道本体的相同侧；所以该开采空间为该多个内嵌腔体在垂直于纵长延伸的方向上相叠加所形成在纵长延伸的方向上的横截面为扇形的柱体。该柱体在垂直于纵长延伸的方向上的尺度相对于每个内嵌腔体均增加了，因此该柱体相对于单个内嵌腔体来说，能增加天然气水合物开采空间的纵向尺度。因此，本申请实施方式提供了一种能增加天然气水合物的开采空间的纵向尺度的天然气水合物开采的模拟装置、模拟系统及模拟方法。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

图1为本申请实施方式的天然气水合物开采的模拟装置的结构示意图；

图2为图1中沿A-A方向的剖视图；

图3为本申请实施方式中的内嵌腔体相叠的结构示意图；

图4为本申请实施方式的天然气水合物开采的模拟方法的流程图。

附图标记说明：

11、管道本体；13、内嵌腔体；15、密封件；17、第一法兰；19、第二法兰。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

请参阅图1至图3，本实施方式所提供的一种天然气水合物开采的模拟装置，包括：多个管道本体11；每个所述管道本体11纵长延伸，多个所述管道本体11沿垂直于所述纵长延伸的方向相叠；多个内嵌腔体13，多个所述内嵌腔体13与多个所述管道本体11相对应，每个所述内嵌腔体13设置于对应的所述管道本体11内；且多个所述内嵌腔体13相连通；每个所述内嵌腔体13在垂直于所述纵长延伸的方向上的截面为扇形；多个密封件15，多个所述密封件15与多个所述管道本体11相对应，每个所述密封件15密封对应的所述管道本体11内的所述内嵌腔体13；至少一个开采井，至少一个所述开采井设置于所述管道本体11上，且至少一个所述开采井与所述内嵌腔体13相连通。

由以上方案可以看出，本申请实施方式所述的天然气水合物开采的模拟装置通过设置多个管道本体11，每个管道本体11内设置有内嵌腔体13；多个内嵌腔体13相连通。因此，多个内嵌腔体13能形成一个连通的用于对天然气水合物进行模拟开采的开采空间。由于每个内嵌腔体13沿纵长延伸的方向上的截面为扇形，且每个内嵌腔体13对应扇形的顶点位于对应的管道本体11的相同侧；所以该开采空间为该多个内嵌腔体在垂直于纵长延伸的方向上相叠加所形成在纵长延伸的方向上的横截面为扇形的柱体。该柱体在垂直于纵长延伸的方向上的尺度相对于每个内嵌腔体13均增加了，因此该柱体相对于单个内嵌腔体来说，能增加天然气水合物开采空间的纵向尺度。

如图1所示，在本实施方式中，管道本体11为多个。该多个可以是2个、3个、4个等。例如如图1所示，该管道本体11为4个。当然该管道本体11不限于为4个，还可以是其他的数量，对此本申请不作规定。每个管道本体11纵长延伸。例如如图1所示，每个管道本体11沿左右方向延伸。进一步地，多个管道本体11沿垂直于纵长延伸的方向相叠。例如如图1所示，多个管道本体11沿上下方向相叠。

在本实施方式中，内嵌腔体13为多个。多个内嵌腔体13与多个管道本体11相对应。每个内嵌腔体13设置于对应的管道本体11内。该相对应可以是内嵌腔体13的数量与管道本体11的数量相等。例如如图1所示，该管道本体11的数量为4个。如图3所示，该内嵌腔体13的数量也为4个。且每个管道本体11内设置有一个内嵌腔体13。也即每个管道本体11整体上呈中空的管状。该中空部分形成内嵌腔体13。由于多个管道本体11在垂直于纵长延伸的方向上相叠，所以多个内嵌腔体13也在垂直于纵长延伸的方向上相叠。

在一个实施方式中，每个内嵌腔体13为对对应的管道本体11刻凿掏除加工所形成。优选地，管道本体11可为采用如钢材等耐高压材料形成的实心柱体。通过对该实心柱体进行刻凿掏除加工形成一个内嵌腔体13。

进一步地，多个内嵌腔体13相连通。从而多个内嵌腔体13能形成一个连通的用于对天然气水合物进行模拟开采的开采空间。进一步地，相邻管道本体11之间的管壁被去除以使多个内嵌腔体13能相连通。优选地，如图2、图3所示，相邻管道本体11之间的管壁被去除以使多个内嵌腔体13的内壁能相接触，进而使多个内嵌腔体13能相连通。具体地，首先对每个管道本体11内内嵌腔体13正上方的管壁和内嵌腔体13正下方的管壁进行切割以使内嵌腔体13正上方的管壁能被去除且使内嵌腔体13正下方的管壁能被去除。然后如图3所示，将多个管道本体11沿垂直于纵长延伸的方向相叠加，以使每个管道本体11内的内嵌腔体13的内壁能相接触，进而多个内嵌腔体13相连通。

进一步地，每个内嵌腔体13沿纵长延伸的方向上的截面为扇形。例如如图3所示，每个内嵌腔体13在左右方向上的截面为扇形。从而该每个内嵌腔体13能用于作为对盘状的天然气水合物的稳定带进行选取的扇形区域的模拟。

进一步地，每个内嵌腔体13对应扇形的顶点位于对应的管道本体11的相同侧。例如如图1所示，每个内嵌腔体13对应扇形的顶点位于对应的管道本体11的左侧。从而当多个管道本体11沿垂直于纵长延伸的方向相叠加，以使每个管道本体11内的内嵌腔体13的内壁相接触时，多个内嵌腔体13沿垂直于纵长延伸的方向相叠加并形成在纵长延伸的方向上的横截面为扇形的柱体。该柱体在垂直于纵长延伸的方向上的尺度相对于每个内嵌腔体13均增加了，因此该柱体相对于单个内嵌腔体来说，能增加天然气水合物开采空间的纵向尺度。

进一步地，如图3所示，每个内嵌腔体13沿纵长延伸的方向上的截面相配合。该相配合即每个内嵌腔体13沿纵长延伸的方向上的截面的形状和大小均相同，具体地，每个内嵌腔体13沿纵长延伸的方向上的截面均为扇形。且该每个内嵌腔体13沿纵长延伸的方向上的截面的大小相同。

进一步地，该各个内嵌腔体内用于填充模拟沉积物。该模拟沉积物包括沉积砂和水。该水用于与高压天然气形成天然气水合物。该沉积砂用于形成沉积层结构。

进一步地，相邻的内嵌腔体13之间设置有能在对天然气水合物进行开采时允许流体通过而限制沉积砂通过以维持沉积层结构的隔离网。也即该隔离网只允许气、水通过、以进行传质，而不允许沉积砂通过。由于天然气水合物形成后处于胶结状态，所以在对天然气水合物进行开采前，各内嵌腔体13内模拟沉积物中的沉积砂处于聚合状态，也即各内嵌腔体13内的沉积砂不会坍塌从而形成沉积层结构。而在对天然气水合物进行开采时，各内嵌腔体13内的天然气水合物分解，从而使得模拟沉积物中的沉积砂由聚合状态变成松散状态。由于在相邻的内嵌腔体13之间设置了隔离网，该隔离网能避免形成沉积层结构的处于松散状态的沉积砂通过，也即避免各内嵌腔体13内形成沉积层结构的处于松散状态的沉积砂发生坍塌，所以该隔离网能在对天然气水合物进行开采时维持各内嵌腔体13内的沉积层结构。

进一步地，为了使得各个内嵌腔体13内均具有模拟沉积物，隔离网在各内嵌腔体13内均填充了模拟沉积物后安装于相邻的内嵌腔体13之间。也即，操作时，首先在各个管道本体11内的内嵌腔体13内填充模拟沉积物。然后在相邻的内嵌腔体13之间安装隔离网。最后将各个管道本体11沿垂直于纵长延伸的方向相叠。

在本实施方式中，多个密封件15与多个管道本体11相对应。该相对应可以是密封件15的数量与管道本体11的数量相等。例如如图1所示，该管道本体11的数量为4个。该密封件15的数量也为4个。每个密封件15密封对应的管道本体11内的内嵌腔体13。从而使得内嵌腔体13成为一个密封腔。

在一个实施方式中，每个密封件15包括设置于管道本体11两端的两个法兰。例如如图1所示，每个密封件15包括位于管道本体11左端的第一法兰17和位于管道本体11右端的第二法兰19。从而通过第一法兰17能密封内嵌腔体13的左端。通过第二法兰19能密封内嵌腔体13的右端。如此通过第一法兰17和第二法兰19能密封内嵌腔体13。进一步地，位于最上方的管道本体11上侧的管壁能通过该第一法兰17和该第二法兰19与最上方的管道本体11相连，从而密封最上方管道本体11内的内嵌腔体13。位于最下方的管道本体11下侧的管壁能通过第一法兰17和第二法兰19与最下方的管道本体11相连，从而密封最下方管道本体11内的内嵌腔体13。也即通过第一法兰17和第二法兰19能密封从管道本体11上去除的管壁，以密封管道本体11内的内嵌腔体13。从而当多个管道本体11沿上下方向相叠时，可以通过第一法兰17和第二法兰19密封最上方的管道本体11和最下方的管道本体11，以使多个管道本体11内的多个内嵌腔体13能形成一个密封腔，且使管道本体11在纵向上的叠加具有无限外延性。

在本实施方式中，开采井至少一个。也即开采井的数量可以为1个或者多个。至少一个开采井设置于管道本体11上。也即每个管道本体11上均可设置一个开采井。且至少一个开采井与内嵌腔体13相连通。从而可以通过任一个开采井对管道本体11内的内嵌腔体13进行开采模拟实验。优选地，该开采井设置于管道本体11内的扇形的顶点一侧。例如该开采井可以设置于管道本体11的左侧。

请参阅图1，本实施方式还提供一种天然气水合物开采的模拟系统，其包括：如上述的天然气水合物开采的模拟装置；注气装置，注气装置与每个内嵌腔体13相连通，注气装置用于向内嵌腔体13中注入高压天然气以形成天然气水合物；监测装置，监测装置设置于管道本体11上，监测装置用于检测内嵌腔体13中形成天然气水合物过程中的温度和压力。

由以上方案可以看出，本申请实施方式所述的天然气水合物开采的模拟系统通过设置多个管道本体11，每个管道本体11内设置有内嵌腔体13；多个内嵌腔体13相连通。因此，多个内嵌腔体13能形成一个连通的用于对天然气水合物进行模拟开采的开采空间。由于每个内嵌腔体13沿纵长延伸的方向上的截面为扇形，且每个内嵌腔体13对应扇形的顶点位于对应的管道本体11的相同侧；所以该开采空间为该多个内嵌腔体在垂直于纵长延伸的方向上相叠加所形成在纵长延伸的方向上的横截面为扇形的柱体。该柱体在垂直于纵长延伸的方向上的尺度相对于每个内嵌腔体13均增加了，因此该柱体相对于单个内嵌腔体来说，能增加天然气水合物开采空间的纵向尺度。

在本实施方式中，注气装置与每个内嵌腔体13相连通。具体地，注气装置与开采井相连，从而通过开采井与内嵌腔体13相连通。注气装置用于向内嵌腔体13中注入高压天然气以形成天然气水合物。该注气装置可以采用现有的构造，对此本申请不作规定。

在本实施方式中，监测装置设置于管道本体11上。具体地，监测装置伸入管道本体11的内嵌腔体13内。监测装置用于检测内嵌腔体13中形成天然气水合物过程中的温度和压力。具体地，该监测装置可以包括温度传感器和压力传感器。当然该监测装置不限于为温度传感器和压力传感器，还可以包括用于检测声波的装置以及用于检测电阻的装置。

进一步地，本实施方式所提供的一种天然气水合物开采的模拟系统还包括：排气设备和排液设备。该排气设备与每个内嵌腔体13相连通；排气设备用于排出内嵌腔体13中的气体；该排液设备与每个内嵌腔体13相连通；排液设备用于排出内嵌腔体13中的液体。

请参阅图4，本实施方式还提供一种天然气水合物开采的模拟方法，其包括：步骤S11：向每个管道本体11的内嵌腔体13内填充模拟沉积物，通过每个密封件15密封对应的管道本体11；步骤S13：向所述内嵌腔体13中注入高压天然气，当所述内嵌腔体13内的所述高压天然气的压力超过预定压力时，停止向所述内嵌腔体13内注入高压天然气，以使所述高压天然气与所述模拟沉积物内的水能形成天然气水合物；步骤S15：通过开采井对天然气水合物进行降压开采。

由以上方案可以看出，本申请实施方式所述的天然气水合物开采的模拟方法通过设置多个管道本体11，每个管道本体11内设置有内嵌腔体13；多个内嵌腔体13相连通。因此，多个内嵌腔体13能形成一个连通的用于对天然气水合物进行模拟开采的开采空间。由于每个内嵌腔体13沿纵长延伸的方向上的截面为扇形，且每个内嵌腔体13对应扇形的顶点位于对应的管道本体11的相同侧；所以该开采空间为该多个内嵌腔体在垂直于纵长延伸的方向上相叠加所形成在纵长延伸的方向上的横截面为扇形的柱体。该柱体在垂直于纵长延伸的方向上的尺度相对于每个内嵌腔体13均增加了，因此该柱体相对于单个内嵌腔体来说，能增加天然气水合物开采空间的纵向尺度。

在本实施方式中，步骤S11：向每个管道本体11的内嵌腔体13内填充模拟沉积物，通过每个密封件15密封对应的管道本体11。具体地，首先，根据实验预期目标计算内嵌腔体13的尺寸。并根据内嵌腔体13的尺寸选择对应的管道本体11的尺寸。例如选择4个具有厚度为50mm的内嵌腔体13的管道本体11。然后，将该4个管道本体11沿上下方向相叠，并向每个管道本体11的内嵌腔体13内填充模拟沉积物并在各个内嵌腔体13内填充了模拟沉积物后在相邻的内嵌腔体13之间安装隔离网。最后通过密封件15密封4个管道本体11，且使4个管道本体11沿垂直于纵长延伸的方向相叠。

在本实施方式中，步骤S13：向内嵌腔体13中注入高压天然气，当内嵌腔体13内的高压天然气的压力超过预定压力时，停止向内嵌腔体13内注入高压天然气，以使高压天然气与模拟沉积物内的水能形成天然气水合物。该预定压力大于该相平衡压力。该相平衡压力为高压天然气在内嵌腔体13内部的温度下开始生成水合物的最低压力。所以当停止向内嵌腔体13内注入高压天然气后，高压天然气能与模拟沉积物内的水能形成天然气水合物。进一步地，通过监测装置检测内嵌腔体13内的高压天然气的压力。当然在形成天然气水合物过程中，包括但不限于检测内嵌腔体13内的高压天然气的压力，还可以包括检测温度、声波和电阻数据。且当内嵌腔体13内的温度、压力、声波、电阻数据等参数稳定后表明天然气水合物生成完毕。进一步地，通过注气装置向内嵌腔体13中注入高压天然气。

进一步地，在步骤S13向内嵌腔体13中注入高压天然气，当内嵌腔体13内的高压天然气的压力超过预定压力时，停止向内嵌腔体13内注入高压天然气中，在高压天然气与模拟沉积物内的水形成天然气水合物的过程中，若内嵌腔体13内的高压天然气的压力与相平衡压力之间的差值小于预定的值，则继续向内嵌腔体13内注入高压天然气直至内嵌腔体13内的高压天然气的压力与所述相平衡压力之间的差值不小于预定的值。该预定的值可以根据需要进行设置。例如该预定的值为0.5MPa。当然该预定的值不限于为0.5MPa，还可以是其他的数值，对此本申请不作规定。由于在高压天然气与模拟沉积物内的水形成天然气水合物的过程中，高压天然气的压力会变小，所以通过在内嵌腔体13内的高压天然气的压力与相平衡压力之间的差值小于预定的值时，继续向内嵌腔体13内注入高压天然气，以保证内嵌腔体13内能形成充足的天然气水合物。进一步地，通过注气装置继续向内嵌腔体13内注入高压天然气。

在本实施方式中，步骤S15：通过开采井对天然气水合物进行降压开采。具体地，可以通过一个开采井对内嵌腔体13内的天然气水合物进行降压开采。也可以通过多个开采井对内嵌腔体13内的天然气水合物进行降压开采。

进一步地，本实施方式所提供的一种天然气水合物开采的模拟方法还包括：

步骤S17：在通过开采井对天然气水合物进行降压开采的过程中，获取每个内嵌腔体13内处于同一水平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线；以及各个内嵌腔体13内处于同一竖直平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线。

步骤S19：根据每个内嵌腔体13内处于同一水平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线以及各个内嵌腔体13内处于同一竖直平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线计算天然气水合物降压开采的波及范围、天然气水合物的分解数据以及气液运移数据。从而通过每个内嵌腔体13内处于同一水平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线，以及各个内嵌腔体13内处于同一竖直平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线能得出降压开采过程中的波及范围、水合物分解数据以及气液运移数据。

进一步地，在降压开采的过程中，排出内嵌腔体13中的气体，以及排出内嵌腔体13中的液体。具体地，通过排气设备排出内嵌腔体13中的气体，以及通过排液设备排出内嵌腔体13中的液体。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (10)

1.一种天然气水合物开采的模拟装置，其特征在于，包括：

多个管道本体；每个所述管道本体纵长延伸，多个所述管道本体沿垂直于所述纵长延伸的方向相叠；

多个内嵌腔体，多个所述内嵌腔体与多个所述管道本体相对应，每个所述内嵌腔体设置于对应的所述管道本体内；且多个所述内嵌腔体相连通；每个所述内嵌腔体沿所述纵长延伸的方向上的截面为扇形；每个所述内嵌腔体对应所述扇形的顶点位于对应的所述管道本体的相同侧；

多个密封件，多个所述密封件与多个所述管道本体相对应，每个所述密封件密封对应的所述管道本体内的所述内嵌腔体；

至少一个开采井，至少一个所述开采井设置于所述管道本体上，且至少一个所述开采井与所述内嵌腔体相连通。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物开采的模拟装置，其特征在于：每个所述内嵌腔体沿所述纵长延伸的方向上的截面相配合。

3.根据权利要求1所述的天然气水合物开采的模拟装置，其特征在于：相邻所述管道本体之间的管壁被去除以使多个所述内嵌腔体能相连通。

4.根据权利要求1所述的天然气水合物开采的模拟装置，其特征在于：每个所述密封件包括设置于所述管道本体两端的两个法兰。

5.根据权利要求1所述的天然气水合物开采的模拟装置，其特征在于，相邻的所述内嵌体之间设置有能在对天然气水合物进行开采时允许流体通过而限制沉积砂通过以维持沉积层结构的隔离网。

6.一种天然气水合物开采的模拟方法，其特征在于，其包括：

向每个管道本体的内嵌腔体内填充模拟沉积物，通过每个密封件密封对应的所述管道本体；

向所述内嵌腔体中注入高压天然气，当所述内嵌腔体内的所述高压天然气的压力超过预定压力时，停止向所述内嵌腔体内注入高压天然气，以使所述高压天然气能与所述模拟沉积物内的水形成天然气水合物；

通过开采井对所述天然气水合物进行降压开采。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

在通过所述开采井对所述天然气水合物进行降压开采的过程中，获取每个所述内嵌腔体内处于同一水平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线；以及各个所述内嵌腔体内处于同一竖直平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线；

根据每个所述内嵌腔体内处于同一水平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线以及各个所述内嵌腔体内处于同一竖直平面上的不同位置处的温度变化曲线和压力变化曲线计算所述天然气水合物降压开采的波及范围、所述天然气水合物的分解数据以及气液运移数据。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在步骤向所述内嵌腔体中注入高压天然气，当所述内嵌腔体内的所述高压天然气的压力超过预定压力时，停止向所述内嵌腔体内注入高压天然气中，在所述高压天然气与所述模拟沉积物内的水形成天然气水合物的过程中，若所述内嵌腔体内的所述高压天然气的压力与相平衡压力之间的差值小于预定的值，则继续向所述内嵌腔体内注入高压天然气直至所述内嵌腔体内的所述高压天然气的压力与所述相平衡压力之间的差值不小于预定的值。

9.一种天然气水合物开采的模拟系统，其特征在于，其包括：

如权利要求1至5中任一项所述的天然气水合物开采的模拟装置；

注气装置，所述注气装置与每个所述内嵌腔体相连通，所述注气装置用于向所述内嵌腔体中注入高压天然气以形成天然气水合物；

监测装置，所述监测装置设置于所述管道本体上，所述监测装置用于检测所述内嵌腔体中形成所述天然气水合物过程中的温度和压力。

10.根据权利要求9所述的天然气水合物开采的模拟系统，其特征在于，其还包括：

排气设备，所述排气设备与每个所述内嵌腔体相连通；所述排气设备用于排出所述内嵌腔体中的气体；

排液设备，所述排液设备与每个所述内嵌腔体相连通；所述排液设备用于排出所述内嵌腔体中的液体。

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