CN114893175A - 评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置和方法，所述装置包括：样品管，用于填装模拟沉积层；检测机构，包括进口压力检测器、背压阀、出口压力检测器、气体流量计以及用于容置样品管并对样品管核磁成像的核磁共振测试器，进口压力检测器连接注入机构并用于检测进样口处压力，样品管的出样口依次通过出口压力检测器和背压阀连通气体流量计，出口压力检测器用于检测出样口处压力，背压阀用于调节压力，气体流量计用于检测出样口处气体流量。本发明中通过样品管、注入机构以及检测机构三者之间的配合，能精确制备模拟水合物沉积层，能综合评价钻井液侵入导致天然气水合物储层的伤害，提高了评价的精确性。
Description
技术领域
本发明属于天然气勘探开发技术领域，尤其涉及一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置和方法。
背景技术
随着近年来，天然气水合物作为具有前景的替代能源日益受到人们的关注。天然气水合物是一种类冰状固体化合物，水分子通过氢键形成晶体晶格，甲烷气体分子被束缚在晶体结构中。自然界中天然气水合物通常存在于深水沉积构造和极地地区，目前主要进行试采开发的首选为深水水合物储层。在深水水合物地层中钻井时，钻井液在钻开天然气水合物储层过程中，由于温压条件的变化，易诱发储层水合物的分解，从而导致骨架变形、微粒运移等类型的储层伤害。为了保证钻井过程的储层稳定性及后续开发过程中的储层产能，需要探索不同钻井液类型、侵入温度、压差对不同储层类型伤害的影响。现阶段对天然气水合物储层伤害的研究仍处于起步阶段，研究装置少、研究方法不完善，不能为天然气水合物储层保护技术提供参考和技术储备。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置和方法，以解决现有技术中不能实现钻井液对天然气水合物储层伤害进行评价的技术问题。
为了实现上述目的，本发明公开一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置，其中，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置包括：样品管，用于填装模拟沉积层；注入机构，和所述样品管的进样口连通，所述注入机构用于向所述模拟沉积层注入钻井液、驱替水或者天然气；检测机构，包括进口压力检测器、背压阀、出口压力检测器、气体流量计以及用于容置所述样品管并对所述样品管核磁成像的核磁共振测试器，所述进口压力检测器连接所述注入机构并用于检测所述进样口处压力，所述样品管的出样口依次通过所述出口压力检测器和所述背压阀连通所述气体流量计，所述出口压力检测器用于检测所述出样口处压力，所述背压阀用于调节压力，所述气体流量计用于检测所述出样口处气体流量。
在本发明实施例中，所述注入机构包括：容器组件，所述容器组件包括钻井液容器、驱替水容器以及天然气容器，所述钻井液容器和第一低温恒温槽连通，所述驱替水容器和所述天然气容器均和第二低温恒温槽连通；注入管路，所述注入管路的出口和所述样品管的进样口连通且所述注入管路上设置有防污染止回阀；阀组，包括第一多通阀、第二多通阀和第三多通阀，所述钻井液容器的出口和所述驱替水容器的出口均通过所述第一多通阀和所述注入管路连通，且所述第一多通阀上连接有第三压力检测器，所述天然气容器的出口通过所述第二多通阀和所述所述注入管路连通，所述防污染止回阀位于所述第一多通阀和所述第二多通阀之间，所述第一多通阀和所述第二多通阀均通过所述第三多通阀和所述进口压力检测器连接。
在本发明实施例中，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置还包括：夹持器，套装于所述样品管外并填装有对所述样品管进行围压调节的围压液；第三低温恒温槽；围压跟踪泵，通过所述进口压力检测器和所述第三多通阀连接，所述围压跟踪泵的出口端和所述夹持器的进口连接，入口端通过所述第三低温恒温槽和所述夹持器的出口连接。
在本发明实施例中，所述注入机构还包括：两个第四多通阀，其中一个第四多通阀设置于所述注入管路的出口和所述进样口之间的管路上，另一个所述第四多通阀设置于所述出样口和所述出口压力检测器之间的管路上；液体管路支路，两条所述液体管路支路通过两个所述第四多通阀并联连接，至少一个所述液体管路支路上设置有开关阀。
在本发明实施例中，所述第一低温恒温槽和所述第二低温恒温槽均用于冷却循环液，所述钻井液容器、所述驱替水容器以及所述天然气容器均采用双层套筒结构，所述双层套筒结构包括：内筒，包括用于容纳钻井液、驱替水或者天然气的筒主体和盖设于所述筒主体顶部的顶盖，所述顶盖开设有供热电偶伸入所述筒主体；水浴循环外夹套，套设于所述内筒外并和所述内筒围成容纳所述循环液的冷却空腔，所述水浴循环外夹套开设有供所述循环液进出所述冷却空腔的进口和出口。
在本发明实施例中，所述检测机构还包括气液分离器、气体干燥罐以及放空阀，所述气液分离器和所述气体干燥罐依次连接于所述出口压力检测器和所述气体流量计之间的管路上，所述气体流量计位于所述背压阀和所述放空阀之间的管路上。
本发明还提出一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法包括：
步骤S10，将定量的石英砂颗粒和清水均匀混合获得石英砂混合物，将所述石英砂混合物分批次填入样品管中并逐层压实制备获得模拟沉积层；
步骤S20，将所述样品管放置入核磁共振测试器内并封闭所述样品管的进样口和出样口，通过围压液对所述样品管设置围压并打开所述进样口，将所述出样口的设定压力设置为高于最终生成压力，向所述进样口内注入天然气，使所述样品管内的压力增压至所述设定压力并停止天然气的注入；
步骤S30，对所述样品管稳压预设时间后进行降温，使所述样品管内生成模拟水合物沉积层，向该水合物沉积层中注入冷水，排出所述样品管内的自由气，并采集水合物沉积层的初始液相渗透率和核磁检测，向所述样品管内注入钻井液，水合物分解预设时间后向所述样品管内注入驱替水，对所述样品管进行渗透率检测和核磁成像。
在本发明实施例中，所述排出所述样品管内的自由气具体包括：
步骤S31，将驱替水温度调节至预设温度，钻井液的温度调节至实验设定值；
步骤S32，向所述样品内匀速注入驱替水以排出所述样品管内的自由气。
在本发明实施例中，所述向所述样品管内注入钻井液，水合物分解预设时间后向所述样品管内注入驱替水具体包括：
步骤S33，将温度为实验设定值的钻井液注入所述样品管内，并采集所述进样口的进液量、所述出样口的排液量以及所述出样口的排气量；
步骤S34，钻井液持续注入预设时间后停止钻井液注入，将驱替水的温度降低至冷却温度后对所述样品管注入驱替水。
本发明还提出一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法包括：
步骤S10，将定量的石英砂颗粒和清水均匀混合获得石英砂混合物，将所述石英砂混合物分批次填入样品管中并逐层压实制备获得模拟沉积层；
步骤S20，将所述样品管放置入核磁共振测试器内并封闭所述样品管的进样口和出样口，通过围压液对所述样品管设置围压并打开所述进样口，将所述出样口的设定压力设置为高于最终生成压力，向所述进样口内注入天然气，使所述样品管内的压力增压至所述设定压力并停止天然气的注入；
步骤S40，对所述样品管稳压预设时间后进行降温，使所述样品管内生成模拟水合物沉积层，向该水合物沉积层中注入冷水，排出所述样品管内的自由气，并采集水合物沉积层的初始液相渗透率和核磁检测，对所述样品管外的围压液进行升温使水合物升温分解完全后，向所述样品管内注入与围压液温度一致的钻井液，并记录注入钻井液前后所述样品管内的渗透率变化和注入钻井液前后所述样品管内的核磁成像变化。
通过上述技术方案，本发明实施例所提供的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置具有如下的有益效果：
与初始水合物沉积层的核磁检测和渗透率对比，获得渗透率变化和孔隙结构变化，能考察钻井液侵入对水合物分解状态以及渗透率特征的变化，能模拟钻井液接触到水合物储层，在近井地带导致的水合物分解特性，以及对孔渗物性的影响；并且在水合物分解完全后，向样品管内注入钻井液，记录注入前后渗透率变化以及核磁检测的改变，能考察在水合物分解状态下，钻井液侵入对模拟水合物沉积层的冲刷、微粒运移以及孔隙结构和渗透率的影响。本发明中通过样品管、注入机构以及检测机构三者之间的配合，能精确制备模拟水合物沉积层，并能考察、评价钻井液对模拟水合物沉积层造成的渗透率变化和储层孔隙结构变化，能综合评价钻井液侵入导致天然气水合物储层的伤害，提高了评价的精确性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明一实施例中评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置的结构示意图；
图2是根据本发明一实施例中样品管的结构示意图；
图3是根据本发明一实施例中双层套筒结构示意图；
图4是根据本发明一实施例中的流程示意图。
附图标记说明
标号 名称 标号 名称
评价钻井液侵入导致
100 天然气水合物储层伤 261 筒主体
害的装置
1 样品管 262 顶盖
11 管体 263 通孔
12 堵头 264 热电偶
2 注入机构 27 水浴循环外夹套
21 容器组件 271 进口
211 钻井液容器 272 出口
212 驱替水容器 28 冷却空腔
213 天然气容器 3 检测机构
214 第一低温恒温槽 31 进口压力检测器
215 第二低温恒温槽 32 背压阀
22 注入管路 33 出口压力检测器
221 防污染止回阀 34 气体流量计
23 阀组 35 核磁共振测试器
231 第一多通阀 36 气液分离器
232 第二多通阀 37 气体干燥罐
233 第三多通阀 38 放空阀
234 第四多通阀 39 手摇泵
235 第三压力检测器 4 夹持器
24 液体管路支路 5 第三低温恒温槽
241 开关阀 6 围压跟踪泵
25 恒速恒压泵 7 控制器
26 内筒 200 模拟沉积层
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
下面参考附图描述根据本发明的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置。
如图1所示，在本发明的实施例中，公开一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置100，评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置100包括样品管1、注入机构2以及检测机构3；样品管1用于填装模拟沉积层200；注入机构2和样品管1的进样口连通，注入机构2用于向模拟沉积层200注入钻井液、驱替水或者天然气；检测机构3包括进口压力检测器31、背压阀32、出口压力检测器33、气体流量计34以及用于容置样品管1并对样品管1核磁成像的核磁共振测试器35，进口压力检测器31连接注入机构2并用于检测进样口处压力，样品管1的出样口依次通过出口压力检测器33和背压阀32连通气体流量计34，出口压力检测器33用于检测出样口处压力，背压阀32用于调节压力，气体流量计34用于检测出样口处气体流量。为方便背压阀32的操作，背压阀32连接有手摇泵39.
在一实施例中，模拟沉积层200可通过装填大粒径的玻璃珠，实现可视化的微观水合物分解研究；通过装填不同粒径石英砂或黏土矿物，研究沉积层粒径和矿物组分的影响；或者通过装填真实沉积层样品，研究实际储层物性以及结构特征下，钻井液对水合物储层伤害类型及机理。并且本实施例中样品管1耐压可达10MPa以上，能够满足水合物生成和驱替过程中的压力要求且无核磁检测，还能够在多孔介质外部循环冷却液，从而控制模拟沉积层200温度。样品管1使用PEEK材料制件，并且本实施例中的样品管1外径30mm，内径18mm，填充长度60mm，模拟沉积层200的填砂段内壁设置有粗糙层，以保证流体能够在填砂段内部均匀流动，从而避免窜流的情况。样品管管体11端部通过螺纹与两端堵头12连接，堵头端部内嵌防砂筛网。注入机构2和检测机构3均与控制器7电连接，控制器7可采用现有技术中的计算机，能实现电控和数据采集。本实施例中的样品管1包括管体11位于管体11两侧并伸入管体11的堵头12，为方便堵头12的伸入，堵头12的端部截面呈阶梯状。
在采用本实施例中的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置100进行钻井液进入伤害评价时，可先通过背压阀32调节样品管1出样口处的压力高于最终生成压力，再采用注入机构2向样品管1内的模拟沉积层200注入天然气并制备获得模拟水合物沉积层，从而保证水合物生成过程中气体过量。然后采用注入机构2向样品管1内注入驱替水，通过驱替水将样品管1内的自由气排出，方便后续压力检测，通入驱替水一段时间后对样品管1内的模拟水合物沉积层进行核磁成像作为沉积层的初始核磁检测，同时通过进口压力检测器31、出口压力检测器33以及气体流量计34分别进行进样口、出样口和排气检测，实现气相和液相渗透率检测，从而获得模拟水合物沉积层的初始渗透率。
接着采用注入机构2向样品管1内注入钻井液，并在水合物分解一定时间后，对样品管1重新注入驱替水，使模拟水合物沉积层降温并温度达到稳定，此时对模拟水合物沉积层进行核磁成像并检测模拟水合物沉积层的渗透率，与初始液相的核磁检测和渗透率对比，获得渗透率变化和孔隙结构变化，能考察钻井液侵入对水合物分解状态以及渗透率特征的变化，能模拟钻井液接触到水合物储层，在近井地带导致的水合物分解特性，以及对孔渗物性的影响；并且在水合物分解完全后，向样品管1内注入钻井液，记录注入前后渗透率变化以及核磁检测的改变，能考察在水合物分解状态下，钻井液侵入对模拟水合物沉积层的冲刷、微粒运移以及孔隙结构和渗透率的影响。本实施例中通过样品管1、注入机构2以及检测机构3三者之间的配合，能精确制备模拟水合物沉积层，并能考察、评价钻井液对模拟水合物沉积层造成的渗透率变化和储层孔隙结构变化，能综合评价钻井液侵入导致天然气水合物储层的伤害，提高了评价的精确性，为天然气水合物储层保护提高参考，是高效安全钻井提供重要的理论研究。
在本发明实施例中，注入机构2包括容器组件21、注入管路22和阀组23；容器组件21，容器组件21包括钻井液容器211、驱替水容器212以及天然气容器213，钻井液容器211和第一低温恒温槽214连通，驱替水容器212和天然气容器213均和第二低温恒温槽215连通；注入管路22，注入管路22的出口和样品管1的进样口连通且注入管路22上设置有防污染止回阀221；阀组23，包括第一多通阀231、第二多通阀232和第三多通阀233，钻井液容器211的出口和驱替水容器212的出口均通过第一多通阀231和注入管路22连通，且第一多通阀231上连接有第三压力检测器235，天然气容器213的出口通过第二多通阀232和注入管路22连通，防污染止回阀221位于第一多通阀231和第二多通阀232之间，第一多通阀231和第二多通阀232均通过第三多通阀233和进口压力检测器31连接。本实施例中的第一低温恒温槽214和第二低温恒温槽215均能实现调温恒温作用，在钻井液注入之前能通过第一低温恒温槽214对钻井液升温，从而模拟实际钻井液侵入过程中，驱替水能通过第二低温恒温槽215降温后注入样品管1内，从而对模拟水合物沉积层降温，使模拟水合物的温度稳定，以保证实验的精确性。
本实施例中的第一多通阀231和第二多通阀232均可采用六通阀，第三多通阀233可采用三通阀，本实施例中的注入机构2通过共用注入管路22，能简化注入机构，并通过第一多通阀231、钻井液容器211以及驱替水容器212，将驱替水和钻井液共用一套供液管路，天然气通过第二多通阀232进行供气，通过第三多通阀233连接的进口压力检测器31对进样口进行入口压力检测，调节第三多通阀233能保证气液注入均能进行压力检测的情况下，还能实现气液注入完全分割，使液体不能进入第二多通阀232，避免液体残留导致第二多通阀232堵塞、污染的情况。并且还能通过第一多通阀231上连接的第三压力检测器235，反馈注入压力，从而对注入机构2进行压力调控，使注入压力大于样品管1内的系统压力，保证注入液体或气体的顺畅注入。
本实施例中可采用恒速恒压泵25对容器组件21泵液，且钻井液容器211、驱替水容器212以及天然气容器213与恒速恒压泵25之间均设置有开关；为方便温度控制，钻井液容器211、驱替水容器212以及天然气容器213内均插入有和控制器7电连接的热电偶264，且钻井液容器211、驱替水容器212以及天然气容器213的外部使用水浴循环外夹套27包裹，实现容器组件21的内部温度监测和控制。
如图3所示，在一实施例中，第一低温恒温槽214和第二低温恒温槽215均用于冷却循环液，钻井液容器211、驱替水容器212以及天然气容器213均采用双层套筒结构，双层套筒结构包括内筒26和水浴循环外夹套27；内筒26，包括用于容纳钻井液、驱替水或者天然气的筒主体261和盖设于筒主体261顶部的顶盖262，顶盖262开设有供热电偶264伸入筒主体261的通孔263；水浴循环外夹套27套设于内筒26外并和内筒26围成容纳循环液的冷却空腔28，水浴循环外夹套27开设有供循环液进出冷却空腔28的进口271和出口272。进口271和出口272均为至少两个，且进口271和出口272分设于水浴循环外夹套27两侧，至少两个进口271沿上下方向间隔设置。
参见图1和图2，在本发明实施例中，评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置100还包括夹持器4、第三低温恒温槽5以及围压跟踪泵6；夹持器4套装于样品管1外并填装有对样品管1进行围压调节的围压液；围压跟踪泵6通过进口压力检测器31和第三多通阀233连接，围压跟踪泵6的出口端和夹持器4的进口连接，入口端通过第三低温恒温槽5和夹持器4的出口连接。
本实施例中的围压跟踪泵6通过进口压力检测器31跟踪进样口的入口压力，实时调节围压高于入口压力1.5～2MPa，保证围压始终高于沉积层内部压力。本实施例中的围压液可采用氟化液，采用第三低温恒温槽5控制围压液温度，围压液循环注入夹持器4和样品管1之间的空间中，能对样品管1施加围压和降低样品管1内部温度，能保证水合物生成、分解过程严格的温压控制。在一实施例中，评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置100的所有注入管线和六通阀均用保温棉包裹，并用发热丝充分缠绕，气液注入前预热注入端管线至注入温度，保证注入温度和容器组件21内部温度一致，避免热量损失。
在本发明实施例中，注入机构2还包括两个第四多通阀234和液体管路支路24；其中一个第四多通阀234设置于注入管路22的出口和进样口之间的管路上，另一个第四多通阀234设置于出样口和出口压力检测器33之间的管路上；两条液体管路支路24通过两个第四多通阀234并联连接，至少一个液体管路支路24上设置有开关阀241。本实施例中的第四多通阀234可采用四通阀。
本实施例中，在钻井液侵入模拟水合物沉积层过程中，关闭开关阀241并调节两个第四多通阀234，使钻井液从进样口正向流入模拟水合物沉积层，并不经过两条液体管路支路24，侵入过程结束后评价模拟水合物沉积层渗透率变化时，以反向渗透率为基准，模拟储层实际产气过程中的流体流动方向，打开开关阀241并调节两个第四多通阀234，使流体经过其中带有打开开关阀241的一条液体管路支路24从出样口反向注入，从进样口流出后通过另一条打开开关阀241进入出口压力检测器33，测试反向渗透率。本实施例中通过两个第四多通阀234、两条液体管路支路24以及开关阀241的配合，能实现不同流体流动方向，并共用检测机构3，简化了结构的同时还能完成正反向渗透率测试。
本实施例中的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置100还能模拟驱替过程，控制驱替水容器212内流体温度，在恒流速条件下注入模拟水合物沉积层，通过计量进样口、出样口压差和流量数据，得到模拟水合物沉积层内液测渗透率。实时采集进样口压力和出样口压力、夹持器4温度、出口流量参数，并将所有参数通过控制器7整合，方便后续处理。
参见图1，在本发明实施例中，检测机构3还包括气液分离器36、气体干燥罐37以及放空阀38，气液分离器36和气体干燥罐37依次连接于出口压力检测器33和气体流量计34之间的管路上，气体流量计34位于背压阀32和放空阀38之间的管路上。本实施例中的放空阀38能对评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置100内的气体进行放空，从而方便后续操作，气液分离器36和气体干燥罐37能避免液体进入气体流量计34堵塞气体流量计34的情况，提高检测机构3的检测精确性。
如图4所示，本发明还提出一种应用于上述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法，基于第一实施例，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法包括：
步骤S10，将定量的石英砂颗粒和清水均匀混合获得石英砂混合物，将所述石英砂混合物分批次填入样品管中并逐层压实制备获得模拟沉积层；
步骤S20，将所述样品管放置入核磁共振测试器内并封闭所述样品管的进样口和出样口，通过围压液对所述样品管设置围压并打开所述进样口，将所述出样口的设定压力设置为高于最终生成压力，向所述进样口内注入天然气，使所述样品管内的压力增压至所述设定压力并停止天然气的注入；
步骤S30，对所述样品管稳压预设时间后进行降温，使所述样品管内生成模拟水合物沉积层，排出所述样品管内的自由气，并采集初始液相的渗透率和初始液相的核磁检测，向所述样品管内注入钻井液，水合物分解预设时间后向所述样品管内注入驱替水，并对所述样品管进行渗透率检测和核磁成像。可以理解地，核磁检测包括至少包括核磁成像检测和核磁信号检测。
本实施例中，首先称量一定量石英砂，按照一定比例加入清水，充分搅拌，保证所有石英砂颗粒与水均匀混合，然后将石英砂混合物分批次填入样品管中，逐层压实并放入核磁共振测试器的核磁腔体内，通过围压液对所述样品管设置围压，精确控制样品管内模拟沉积层的温压。将出样口的设定压力设置为高于最终生成压力，保证在水合物生成过程中天然气气体过量，并向样品管内注入天然气，使所述样品管内的压力增压至所述设定压力7MPa并停止天然气的注入，对所述样品管稳压预设时间后进行降温至四度，开始水合物生成，生成过程中，实时监测样品管内的压力变化，当压力突降时，对样品管进行核磁成像，并直至所述样品管内生成模拟水合物沉积层。接着先对样品管进行排气操作，避免自由气对评价造成干扰，并采集模拟水合物沉积层的初始液相渗透率和核磁检测，以方便后续参数比对。接着向样品管内注入钻井液，并在水合物分解预设时间后向样品管注入驱替水，使样品管内的温度稳定，并对所述样品管进行渗透率检测和核磁成像。本实施例中通过依次天然气注入、驱替水注入、钻井液注入、驱替水注入的方式，配合核磁检测和渗透率检测，能模拟钻井液接触到水合物储层，在近井地带导致的水合物分解特性，以及对孔渗物性的影响，能在宏观和微观尺度上分析钻井液侵入对水合物沉积层稳定性及储层伤害进行评价。
基于本发明第一实施例，提出第二实施例，所述排出所述样品管内的自由气具体包括：
步骤S31，将驱替水温度调节至预设温度，钻井液的温度调节至实验设定值；
步骤S32，向所述样品内匀速注入驱替水以排出所述样品管内的自由气。
本实施例中，具体将驱替水循环温度调节至2度，以缓慢的速度向样品管内注入驱替水，以排出自由气，并同时将钻井液的温度上升至实验设定值，提高实验效率，同时还能避免驱替水对模拟水合物沉积层造成影响的情况。
基于本发明第二实施例，提出第三实施例，所述向所述样品管内注入钻井液，水合物分解预设时间后向所述样品管内注入驱替水具体包括：
步骤S33，将温度为实验设定值的钻井液注入所述样品管内，并采集所述进样口的进液量、所述出样口的排液量以及所述出样口的排气量；
步骤S34，钻井液持续注入预设时间后停止钻井液注入，将驱替水的温度降低至冷却温度后对所述样品管注入驱替水。
本实施例中先注入预热的钻井液后注入了冷却的驱替水，能避免模拟水合物沉积层一直处于升温状态，能保持模拟水合物沉积层的温度稳定，提高了实验的精确性。
另外，本发明还提出一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法包括：
步骤S10，将定量的石英砂颗粒和清水均匀混合获得石英砂混合物，将所述石英砂混合物分批次填入样品管中并逐层压实制备获得模拟沉积层；
步骤S20，将所述样品管放置入核磁共振测试器内并封闭所述样品管的进样口和出样口，通过围压液对所述样品管设置围压并打开所述进样口，将所述出样口的设定压力设置为高于最终生成压力，向所述进样口内注入天然气，使所述样品管内的压力增压至所述设定压力并停止天然气的注入；
步骤S40，对所述样品管稳压预设时间后进行降温，使所述样品管内生成模拟水合物沉积层，向该水合物沉积层中注入冷水，排出所述样品管内的自由气，并采集水合物沉积层的初始液相渗透率和核磁检测，对所述样品管外的围压液进行升温使水合物升温分解完全后，向所述样品管内注入与围压液温度一致的钻井液，并记录注入钻井液前后所述样品管内的渗透率变化和注入钻井液前后所述样品管内的核磁成像变化。
本实施例中在模拟钻井液侵入对储层水合物分解特性的影响后，能模拟钻井液侵入对近井水合物完全分解地带的储层伤害评价，能考察在水合物分解状态下，钻井液侵入对模拟水合物沉积层的冲刷、微粒运移以及孔隙结构和渗透率的影响，并且，通过围压液改变分解温度，可以考察不同水合物饱和度沉积层遭遇钻井液侵入的储层伤害程度；本实施例中采用两种不同模式，可以针对钻井液造成储层伤害的不同过程进行侧重评价。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置，其特征在于，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置(100)包括：
样品管(1)，用于填装模拟沉积层(200)；
注入机构(2)，和所述样品管(1)的进样口连通，所述注入机构(2)用于向所述模拟沉积层(200)注入钻井液、驱替水或者天然气；
检测机构(3)，包括进口压力检测器(31)、背压阀(32)、出口压力检测器(33)、气体流量计(34)以及用于容置所述样品管(1)并对所述样品管(1)核磁成像的核磁共振测试器(35)，所述进口压力检测器(31)连接所述注入机构(2)并用于检测所述进样口处压力，所述样品管(1)的出样口依次通过所述出口压力检测器(33)和所述背压阀(32)连通所述气体流量计(34)，所述出口压力检测器(33)用于检测所述出样口处压力，所述背压阀(32)用于调节压力，所述气体流量计(34)用于检测所述出样口处气体流量。
2.根据权利要求1所述的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置，其特征在于，所述注入机构(2)包括：
容器组件(21)，所述容器组件(21)包括钻井液容器(211)、驱替水容器(212)以及天然气容器(213)，所述钻井液容器(211)和第一低温恒温槽(214)连通，所述驱替水容器(212)和所述天然气容器(213)均和第二低温恒温槽(215)连通；
注入管路(22)，所述注入管路(22)的出口和所述样品管(1)的进样口连通且所述注入管路(22)上设置有防污染止回阀(221)；
阀组(23)，包括第一多通阀(231)、第二多通阀(232)和第三多通阀(233)，所述钻井液容器(211)的出口和所述驱替水容器(212)的出口均通过所述第一多通阀(231)和所述注入管路(22)连通，且所述第一多通阀(231)上连接有第三压力检测器(235)，所述天然气容器(213)的出口通过所述第二多通阀(232)和所述所述注入管路(22)连通，所述防污染止回阀(221)位于所述第一多通阀(231)和所述第二多通阀(232)之间，所述第一多通阀(231)和所述第二多通阀(232)均通过所述第三多通阀(233)和所述进口压力检测器(31)连接。
3.根据权利要求2所述的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置，其特征在于，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置(100)还包括：
夹持器(4)，套装于所述样品管(1)外并填装有对所述样品管(1)进行围压调节的围压液；
第三低温恒温槽(5)；
围压跟踪泵(6)，通过所述进口压力检测器(31)和所述第三多通阀(233)连接，所述围压跟踪泵(6)的出口端和所述夹持器(4)的进口连接，入口端通过所述第三低温恒温槽(5)和所述夹持器(4)的出口连接。
4.根据权利要求2所述的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置，其特征在于，所述注入机构(2)还包括：
两个第四多通阀(234)，其中一个第四多通阀(234)设置于所述注入管路(22)的出口和所述进样口之间的管路上，另一个所述第四多通阀(234)设置于所述出样口和所述出口压力检测器(33)之间的管路上；
液体管路支路(24)，两条所述液体管路支路(24)通过两个所述第四多通阀(234)并联连接，至少一个所述液体管路支路(24)上设置有开关阀(241)。
5.根据权利要求2所述的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置，其特征在于，所述第一低温恒温槽(214)和所述第二低温恒温槽(215)均用于冷却循环液，所述钻井液容器(211)、所述驱替水容器(212)以及所述天然气容器(213)均采用双层套筒结构，所述双层套筒结构包括：
内筒(26)，包括用于容纳钻井液、驱替水或者天然气的筒主体(261)和盖设于所述筒主体(261)顶部的顶盖(262)，所述顶盖(262)开设有供热电偶(264)伸入所述筒主体(261的通孔(263)；
水浴循环外夹套(27)，套设于所述内筒(26)外并和所述内筒(26)围成容纳所述循环液的冷却空腔(28)，所述水浴循环外夹套(27)开设有供所述循环液进出所述冷却空腔(28)的进口(271)和出口(272)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的装置，其特征在于，所述检测机构(3)还包括气液分离器(36)、气体干燥罐(37)以及放空阀(38)，所述气液分离器(36)和所述气体干燥罐(37)依次连接于所述出口压力检测器(33)和所述气体流量计(34)之间的管路上，所述气体流量计(34)位于所述背压阀(32)和所述放空阀(38)之间的管路上。
7.一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法，其特征在于，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法包括：
步骤S10，将定量的石英砂颗粒和清水均匀混合获得石英砂混合物，将所述石英砂混合物分批次填入样品管中并逐层压实制备获得模拟沉积层；
步骤S20，将所述样品管放置入核磁共振测试器内并封闭所述样品管的进样口和出样口，通过围压液对所述样品管设置围压并打开所述进样口，将所述出样口的设定压力设置为高于最终生成压力，向所述进样口内注入天然气，使所述样品管内的压力增压至所述设定压力并停止天然气的注入；
步骤S30，对所述样品管稳压预设时间后进行降温，使所述样品管内生成模拟水合物沉积层，向该水合物沉积层中注入冷水，排出所述样品管内的自由气，并采集水合物沉积层的初始液相渗透率和核磁检测，向所述样品管内注入钻井液，水合物分解预设时间后向所述样品管内注入驱替水，并对所述样品管进行渗透率检测和核磁成像。
8.根据权利要求7所述的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法，其特征在于，所述排出所述样品管内的自由气具体包括：
步骤S31，将驱替水温度调节至预设温度，钻井液的温度调节至实验设定值；
步骤S32，向所述样品内匀速注入驱替水以排出所述样品管内的自由气。
9.根据权利要求8所述的评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法，其特征在于，所述向所述样品管内注入钻井液，水合物分解预设时间后向所述样品管内注入驱替水具体包括：
步骤S33，将温度为实验设定值的钻井液注入所述样品管内，并采集所述进样口的进液量、所述出样口的排液量以及所述出样口的排气量；
步骤S34，钻井液持续注入预设时间后停止钻井液注入，将驱替水的温度降低至冷却温度后对所述样品管注入驱替水。
10.一种评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法，其特征在于，所述评价钻井液侵入导致天然气水合物储层伤害的方法包括：
步骤S10，将定量的石英砂颗粒和清水均匀混合获得石英砂混合物，将所述石英砂混合物分批次填入样品管中并逐层压实制备获得模拟沉积层；
步骤S20，将所述样品管放置入核磁共振测试器内并封闭所述样品管的进样口和出样口，通过围压液对所述样品管设置围压并打开所述进样口，将所述出样口的设定压力设置为高于最终生成压力，向所述进样口内注入天然气，使所述样品管内的压力增压至所述设定压力并停止天然气的注入；
步骤S40，对所述样品管稳压预设时间后进行降温，使所述样品管内生成模拟水合物沉积层，向该水合物沉积层中注入冷水，排出所述样品管内的自由气，并采集水合物沉积层的初始液相渗透率和核磁检测，对所述样品管外的围压液进行升温使水合物升温分解完全后，向所述样品管内注入与围压液温度一致的钻井液，并记录注入钻井液前后所述样品管内的渗透率变化和注入钻井液前后所述样品管内的核磁成像变化。
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