[發(fā)明專利]一種天然氣水合物鉆采工藝室內(nèi)實驗?zāi)M方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610169792.4
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105735948B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉昌嶺;劉樂樂;李彥龍;黎元平
• 申請（專利權(quán)）人: 青島海洋地質(zhì)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

本發(fā)明公開了一種天然氣水合物鉆采工藝室內(nèi)實驗?zāi)M方法，包括以下步驟：S1：水合物高壓反應(yīng)釜安裝；S2：水合物生成與觀測；S3：鉆機總成安裝；S4：鉆井工藝模擬；S5：鉆井過程對水合物儲層影響評價；S6：降壓開采過程模擬；S7：開采過程中儲層變化監(jiān)測。本發(fā)明在實驗室內(nèi)能夠有效地模擬水合物鉆采工藝，即模擬高壓狀態(tài)下鉆進含水合物沉積物樣品和降壓開采過程，操作方便，使用成本低，可獲取有關(guān)天然氣水合物開采的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣水合物鉆采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天然氣水合物鉆采工藝室內(nèi)實驗?zāi)M方法。

背景技術(shù)

天然氣水合物是由天然氣和水在較低的溫度和較高的壓力條件下形成的似冰雪狀的結(jié)晶化合物，廣泛分布于高緯度極地凍土地層環(huán)境和海洋深水地層環(huán)境中，具有儲量大、埋藏淺、燃燒清潔和能量密度高等特點，被認(rèn)為是21世紀(jì)最為重要的替代能源之一，引起了國內(nèi)外政府部門和科研院所的廣泛關(guān)注。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者尤其重視水合物開采技術(shù)的研究，已經(jīng)提出了注熱法、降壓法、注入化學(xué)試劑法、置換法和固體法等技術(shù)。其中，降壓法通過降低地層孔隙壓力至水合物相平衡壓力之下，從而使固態(tài)水合物分解產(chǎn)生甲烷氣體，該方法被認(rèn)為是最為經(jīng)濟有效的開采技術(shù)，但海域水合物地層通常處于欠固結(jié)狀態(tài)且埋藏較淺，降壓法開采水合物將使孔隙流體對地層顆粒產(chǎn)生較大的剪切作用力，再加上水合物分解削弱砂粒間膠結(jié)能力，最終導(dǎo)致細(xì)顆粒泥砂在地層中運移并聚集，堵塞防砂裝置與管道，損毀降壓泵。

鑒于原位取芯技術(shù)和現(xiàn)場試驗成本的局限，水合物開采技術(shù)研究以室內(nèi)模擬實驗為主。國內(nèi)外學(xué)者研發(fā)了多套室內(nèi)模擬實驗裝置用于水合物開采技術(shù)研究，重點關(guān)注水合物分解產(chǎn)氣和產(chǎn)水情況以及溫度、壓力和水合物飽和度等參數(shù)變化情況的實驗?zāi)M。然而，現(xiàn)有的水合物開采室內(nèi)模擬實驗通常不設(shè)置井筒或采用預(yù)埋井筒的方式，少有考慮鉆采工藝的，配套的水合物鉆采工藝室內(nèi)實驗?zāi)M方法鮮有報道，模擬實驗與工程實際情況不符，導(dǎo)致了實驗獲得的數(shù)據(jù)無法應(yīng)用到水合物開采實際過程中，也無法進行水合物開采的經(jīng)濟性和安全性評價。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種天然氣水合物鉆采工藝室內(nèi)實驗?zāi)M方法。

本發(fā)明提出的一種天然氣水合物鉆采工藝室內(nèi)實驗?zāi)M方法，包括以下步驟：

S1：水合物高壓反應(yīng)釜安裝：(1)將填砂專用翻轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)框架旋轉(zhuǎn)至水平位置，高壓反應(yīng)釜釜蓋吊裝于填砂專用翻轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)框架的固定卡環(huán)上，再將活動卡環(huán)裝上用螺栓固定牢固；(2)旋轉(zhuǎn)填砂專用翻轉(zhuǎn)機構(gòu)使高壓反應(yīng)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(zhuǎn)填砂專用翻轉(zhuǎn)機構(gòu)使高壓反應(yīng)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(yīng)釜內(nèi)，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(nèi)，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(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)180°，從釜蓋引出電阻層析成像信號線，連接高壓反應(yīng)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(guān)閉高壓反應(yīng)釜進口與出口閥門，放置時間30-50min，壓力穩(wěn)定則氣密性合格；(2)抽真空：將高壓反應(yīng)釜抽真空，把氣體排出反應(yīng)釜之外；(3)注水飽和：將高壓反應(yīng)釜內(nèi)沉積物注水飽和；(4)制冷降溫：開啟步入式冷庫和高壓反應(yīng)釜的水冷夾套，使高壓反應(yīng)釜內(nèi)沉積物溫度降低至0.5-1℃并保持穩(wěn)定；(5)注氣合成：向沉積物內(nèi)注入甲烷氣體至壓力為1-3MPa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(yīng)釜上，取出位于上釜蓋中心位置的端蓋堵頭，采用吊車將預(yù)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(shè)備，完成鉆采工藝模擬實驗系統(tǒng)的整體安裝；