[實用新型]一種天然氣水合物與鉆井液相互作用模擬試驗裝置

無效

• 申請號: 201020659328.1
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN202033329U
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 周建良;程遠方;李清平;孫曉杰;郝慶澤;劉彬;李令東;崔青;趙壽強;耿亞楠;白玉湖;艾傳志;姚海元;程兵;余敏
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油研究中心;中國石油大學(華東);長春市朝陽試驗儀器有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本實用新型涉及一種天然氣水合物與鉆井液相互作用模擬試驗裝置，屬于深水油氣資源開發和天然氣水合物鉆探開發領域。?

背景技術

天然氣水合物是在一定的溫度和壓力條件下由天然氣和水生成的一種籠型結晶化合物。在常壓下，1m³的天然氣水合物可以釋放出164m³的天然氣。全球天然氣水合物的總能量相當于石油、天然氣和煤的2～3倍，是一種具有很大潛力的替代能源。而且，天然氣水合物燃燒后只生成水和二氧化碳，因此也是一種綠色清潔能源。20世紀60年代以后，由于海上地球物理勘探技術和海洋科學鉆探的迅速發展，在全球范圍內發現了大量的天然氣水合物賦存區域，引起了世界許多國家的普遍關注。在我國管轄海域，尤其是東沙群島南部，西沙海槽北部，西沙群島南部和東海陸坡海域可能存在天然氣水合物礦藏。?

天然氣水合物廣泛分布在大陸、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境，對水合物地層勘探和開發的時候，安全可靠地鉆井技術是保證能夠順利進展的關鍵。當鉆井時，鉆井液與水合物地層直接接觸，會導致水合物分解使水合物地層本身的膠結作用減弱、強度降低，出現井壁坍塌現象，分解產生的水也會導致井壁含水量增大，顆粒間的膠結作用減弱，進一步導致井壁不穩定，同時分解產生的氣體進入鉆井液，使得鉆井液的密度降低，泥漿柱的靜水壓力降低，極易引發井涌甚至井噴，同時壓力降低又會促進水合物分解，形成了一個惡性循環。同時甲烷氣體也會在海底鉆井液管路或者防噴器中重新聚集形成水合物，導致鉆井事故發生。?

因此在水合物地層鉆探的時候，要優選鉆井液體系、對井筒的溫度和壓力進行合理控制，以保證水合物不會大量分解，避免意外事故的發生。要做到這一點深入系統地研究水合物在鉆井液作用下分解和強度弱化規律是關鍵。要開展這類研究，有必要根據水合物的苛刻穩定條件，研發一種特殊的模擬實驗裝置。?

發明內容

本實用新型的目的是提供一種天然氣水合物與鉆井液相互作用模擬試驗裝置。?

本實用新型提供的天然氣水合物與鉆井液相互作用模擬試驗裝置包括包括保溫箱內的循環裝置和實驗筒體；所述保溫箱置于支架上；所述循環裝置包括固定在所述保溫箱底板上的兩個循環桶；所述循環桶內均設有可充氣式彈力膠套；所述循環桶上均設有上底盤和下底盤，所述上底盤和下底盤均與所述循環桶密封連接；所述循環桶的下底盤上均設有至少一個通孔，所述通孔通過所述保溫箱底板上的通孔分別開口于所述保溫箱外，并與壓力表A相連；所述循環桶的上底盤上均設有連接套，所述連接套均穿過所述保溫箱頂板置于所述保溫箱外并與壓力表B和所述實驗筒體相連；所述實驗筒體包括壓力室筒；所述壓力室筒上設有上端蓋和下端蓋；所述上端蓋和下端蓋均與所述壓力室筒密封連接；所述壓力室筒上設有若干個聲波探頭；所述上端蓋上設有活塞，所述活塞與所述壓力室筒和所述上端蓋密封連接；所述活塞內設有鉆井液進入通道和鉆井液輸出通道；所述鉆井液進入通道與一個所述循環桶上的連接套相連通，所述鉆井液輸出通道與另一個所述循環桶上的連接套相連通。

上述的模擬試驗裝置，所述循環桶均通過連接桿固定在所述保溫箱的底板上。?

上述的模擬試驗裝置，所述上底盤和下底盤均通過密封圈A與所述循環桶密封連接；所述密封圈A可為O型圈a，以形成密閉的環境。?

上述的模擬試驗裝置，所述上端蓋和下端蓋均通過密封圈B與所述壓力室筒密封連接；所述密封圈B為O型圈b，以形成封閉的環境。?

上述的模擬試驗裝置，所述活塞通過密封圈C與所述壓力室筒和所述上端蓋密封連接；所述密封圈C為O型圈c或萊格圈。?

上述的模擬試驗裝置，所述聲波探頭通過密封圈D與所述壓力室筒密封連接；所述密封圈D為O型圈d，以防止鉆井液流入所述聲波探頭內。?

上述的模擬試驗裝置，所述聲波探頭上設有調整套，用來調節所述聲波探頭進入所述壓力室筒的深度。?

上述的模擬試驗裝置，所述聲波探頭為均勻分布的，用來檢測試樣不同位置的聲波變化；所述聲波探頭可為6個。?

上述的模擬試驗裝置，所述循環桶的下底盤上均設有一個通孔，所述通孔均通過多通閥I與壓力表A相連；所述連接套均通過多通閥II與壓力表B和所述實驗筒體相連；所述多通閥I和II可為二通閥或三通閥。?

上述的模擬試驗裝置，所述循環桶的下底盤上均設有進氣孔和壓力檢測孔，所述進氣孔和壓力檢測孔均通過所述保溫箱底板上的通孔分別開口于所述保溫箱外，所述壓力檢測孔與壓力表A相連。?