[發明專利]一種天然氣水合物鉆采工藝室內實驗模擬方法

有效

• 申請號: 201610169792.4
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105735948B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 劉昌嶺;劉樂樂;李彥龍;黎元平
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種天然氣水合物鉆采工藝室內實驗模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：水合物高壓反應釜安裝：(1)將填砂專用翻轉機構旋轉框架旋轉至水平位置，高壓反應釜釜蓋吊裝于填砂專用翻轉機構旋轉框架的固定卡環上，再將活動卡環裝上用螺栓固定牢固；(2)旋轉填砂專用翻轉機構使高壓反應釜的釜蓋正立向上，安裝壓力傳感器和溫度探頭；(3)將電阻層析成像電極安裝于橡膠筒的筒壁上，旋轉填砂專用翻轉機構使高壓反應釜的釜蓋正立向下，將安裝好電阻層析成像電極的橡膠筒安裝于高壓反應釜內，將外罩護筒安裝于橡膠筒之外，并用螺栓與釜蓋固定；(4)將實驗用砂土分多次裝填于橡膠筒內，分層適度壓實以避免壓力傳感器和溫度探頭位置移動；(5)將填砂專用翻轉機構旋轉180°，從釜蓋引出電阻層析成像信號線，連接高壓反應釜配套的高壓管線；

S2：水合物合成：(1)檢查氣密性：向橡膠筒施加1-3MPa圍壓，注氣至孔隙壓力為0.2-0.5MPa，關閉高壓反應釜進口與出口閥門，放置時間30-50min，壓力穩定則氣密性合格；(2)抽真空：將高壓反應釜抽真空，把氣體排出反應釜之外；(3)注水飽和：將高壓反應釜內沉積物注水飽和；(4)制冷降溫：開啟步入式冷庫和高壓反應釜的水冷夾套，使高壓反應釜內沉積物溫度降低至0.5-1℃并保持穩定；(5)注氣合成：向沉積物內注入甲烷氣體至壓力為10MPa左右以合成水合物，每隔5-10min進行補氣以促進水合物充分合成；(6)通過電阻成像儀，可觀察沉積物中水合物的分布情況；

S3：鉆機總成安裝：在安裝好的水合物高壓反應釜上，取出位于上釜蓋中心位置的端蓋堵頭，采用吊車將預先組裝好的鉆機總成緩慢放置于上釜蓋中心位置，擰緊法蘭以及井架連接螺栓，連接實驗管線和其它配套設備，完成鉆采工藝模擬實驗系統的整體安裝；

S4：鉆井工藝模擬：(1)將配置好的鉆井液泥漿裝入泥漿罐，開啟制冷機組以降低鉆井液泥漿的溫度，使其低于水合物相平衡溫度1℃；(2)開啟攪拌器；(3)開啟循環注液泵，調節回壓閥門，使鉆井液泥漿在其壓力高于反應釜內含水合物沉積物孔隙壓力2MPa的條件下循環流動；(4)開啟井筒鉆井電機，鉆井電機帶動轉盤組件；(5)將處理后的鉆井液泥漿回收進入泥漿罐；(6)待井筒鉆進含水合物沉積物的設定深度后，關閉井筒鉆井電機，關閉鉆井液泥漿循環注液泵與制冷機組，鉆井工藝實驗模擬過程結束；

S5：鉆井過程對水合物儲層影響評價：(1)S4過程中連續監測水合物儲層空間壓力、溫度分布，用鉆井過程中儲層空間壓力、溫度的變化評價鉆井液泥漿對儲層的侵入程度；(2)S4過程中電阻層析成像實時監測局部含水合物飽和度的變化規律，評價鉆井過程對近井地層水合物分布的影響；(3)S4過程中電阻層析成像實時監測井筒泥餅的厚度，評價鉆井液泥漿的造壁性；(4)S4過程中鉆井液泥漿入口、出口液體流量計分別連續測試流入、流出流量，評價鉆井液泥漿的濾失性；(5)S4過程結束后測量泵入鉆井液泥漿總量、排出鉆井液泥漿總量、模擬井筒的容積，評價鉆井過程中總濾失量，結合步驟(1)～(4)綜合評價鉆井過程對含水合物儲層近井地層滲透率、含水合物飽和度、表皮系數的影響；

S6：降壓開采過程模擬：(1)移除鉆機總成中除井筒以外的其他部件，排出S4階段形成的井筒中的鉆井液泥漿；(2)從上、下端蓋堵頭處連接高壓反應釜配套的高壓管線、備壓閥；(3)控制備壓閥，調節井筒壓力，使上、下兩個備壓閥的壓力始終相同且儲層壓力和井筒壓力維持在設定的恒定壓差條件下，水合物降壓分解；(4)降壓分解產生的水從下端蓋堵頭處流出，氣體從上端蓋堵頭處流出，分別用液體流量計和氣體流量計連續測量降壓分解過程中的產水量和產氣量；(5)持續過程(4)直到降壓分解結束，分析水合物不同降壓分解過程中的產氣速率、產水速率、水氣比參數隨時間的變化，開采過程模擬結束；

S7：開采過程中儲層變化監測：(1)S6過程中連續監測水合物儲層空間壓力、溫度分布，用開采過程中儲層空間壓力、溫度的變化評價水合物降壓分解陣面隨時間的演化規律；(2)S6過程中電阻層析成像實時監測局部含水合物飽和度的變化規律，評價降壓分解過程中儲層水合物飽和度、孔隙度參數的變化規律。

2.根據權利要求1所述的一種天然氣水合物鉆采工藝室內實驗模擬方法，其特征在于，所述鉆機總成的井筒為鋼制多眼篩孔型，且井筒與上釜蓋中心位置的端蓋堵頭具有相同的孔徑，井筒孔徑大于下釜蓋中心位置的端蓋堵頭孔徑。