[發(fā)明專利]一種天然氣水合物化學驅光刻玻璃模型微觀實驗裝置

在審

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• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107514249A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 袁鵬飛;張曉麗
• 申請（專利權）人: 大慶東油睿佳石油科技有限公司
• 主分類號: E21B43/22
• 分類號: E21B43/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明公開了一種天然氣水合物化學驅光刻玻璃模型微觀實驗裝置，涉及天然氣水合物開發(fā)領域。

背景技術

天然氣水合物(natural gas hydrate，簡稱NGH)，是天然氣在一定的低溫、高壓下與水形成的非化學計量籠形化合物，也被稱為“可燃冰”。1m³天然氣水合物可含164m³甲烷氣和0.8m³的水。“可燃冰”是天然氣的附生產(chǎn)品，應用范圍與天然氣大致相同，是一種典型的石油替代品。“可燃冰”極易燃燒，在同等條件下，“可燃冰”燃燒產(chǎn)生的能量比煤、石油、天然氣要高出數(shù)十倍，被譽為“屬于末來的超級能源”。

我國的可燃冰儲量十分豐富，根據(jù)調(diào)查研究，我國的天然氣水合物主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及東北凍土帶。

目前天然氣水合物開采技術仍處于摸索階段，世界各國對天然氣水合物的開發(fā)尚未制定出一套成型的標準，室內(nèi)實驗研究的方法仍是天然氣水合物開采技術研究的主體，但目前針對天然氣水合物的研究，更多關注于水合物宏觀性質(zhì)和物理性質(zhì)的研究，很少有對水合物生成和分解過程的動態(tài)微觀研究。

光刻玻璃模型是一種透明的二維模型，它采用光化學刻蝕技術，按天然巖心的鑄體切片的真實孔隙系統(tǒng)精密地光刻到平面玻璃上制成，在結構上具有儲層巖石孔隙系統(tǒng)的真實標配，相似的幾何形狀和形態(tài)分布。利用微觀仿真模型，可以直觀的觀察天然氣水合物晶體的生長、分解，對指導室內(nèi)和現(xiàn)場試驗有重要意義。

CN104407649B公布一種用于天然氣水合物晶體生長光學觀測的控溫加壓裝置，通過在樣品臺上放置天然氣水合物樣品，并進行天然氣水合物的原位生成與分解，實驗參數(shù)通過計算機終端進行處理。但其天然氣水合物樣品放入樣品臺后，只能通過顯微鏡觀測到樣品表面變化，難以觀察樣品內(nèi)部水合物生長及分解過程；且其發(fā)明裝置氣體入口、冷卻劑入口只有一個，在向樣品中飽和天然氣和冷卻劑時難以做到均勻飽和，對實驗結果精度會有一定的影響。有鑒于此，本發(fā)明人提出一種天然氣水合物化學驅光刻玻璃模型微觀實驗裝置，以滿足目前三維模擬實驗裝置的要求，并克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明實驗裝置采用三維可視化方式對開采天然氣水合物生成、分解過程進行微觀觀察，本發(fā)明所用光刻玻璃采用光化學刻蝕技術，按天然巖心鑄體切片的真實孔隙精密地光刻到平面玻璃上制成，保證了實驗的精確性，對天然氣水合物物性研究有一定的指導作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種天然氣水合物化學驅光刻玻璃模型微觀實驗裝置，裝置包括供氣系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、仿真孔隙模型系統(tǒng)、化學驅系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)，本發(fā)明采用光刻玻璃作為仿真孔隙模型系統(tǒng)的主體，通過供氣系統(tǒng)、供液系統(tǒng)向仿真孔隙模型系統(tǒng)中供給天然氣和水形成天然氣水合物，通過化學驅系統(tǒng)注入化學劑以模擬化學驅開采，通過生產(chǎn)系統(tǒng)對天然氣水合物分解產(chǎn)物實施收集，通過監(jiān)控系統(tǒng)收集天然氣水合物實驗過程中晶體的生長、分解參數(shù)，本發(fā)明所用光刻玻璃采用光化學刻蝕技術，按天然巖心鑄體切片的真實孔隙精密地光刻到平面玻璃上制成，保證了實驗的精確性，對天然氣水合物物性研究有一定的指導作用。

其中所述供氣系統(tǒng)與仿真孔隙模型系統(tǒng)相連接，所述供液系統(tǒng)與仿真孔隙模型系統(tǒng)相連接，所述化學驅系統(tǒng)與仿真孔隙模型系統(tǒng)相連接，所述生產(chǎn)系統(tǒng)與仿真孔隙模型系統(tǒng)相連接，所述監(jiān)控系統(tǒng)分別與所述供氣系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、仿真孔隙模型系統(tǒng)、化學驅系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)相連接。

所述供氣系統(tǒng)用于為所述仿真孔隙模型系統(tǒng)內(nèi)部合成天然氣水合物提供天然氣；所述供液系統(tǒng)用于為所述仿真孔隙模型系統(tǒng)內(nèi)部合成天然氣水合物提供水；所述化學驅系統(tǒng)用于為所述仿真孔隙模型系統(tǒng)注入化學劑，用以模擬實際生產(chǎn)中注水井；所述生產(chǎn)系統(tǒng)用于對仿真孔隙模型系統(tǒng)內(nèi)部天然氣水合物分解產(chǎn)物實施收集，并分析分解產(chǎn)物中天然氣及水產(chǎn)量，用以模擬實際生產(chǎn)中生產(chǎn)井；所述仿真孔隙模型系統(tǒng)用于模擬天然氣水合物藏壓力、溫度、飽和度、滲透率及常規(guī)地層參數(shù)，且光刻玻璃作為仿真孔隙模型系統(tǒng)的主體；所述監(jiān)控系統(tǒng)用于實時收集所述供氣系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、仿真孔隙模型系統(tǒng)、化學驅系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)工作參數(shù)，記錄工作參數(shù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并通過監(jiān)控系統(tǒng)控制實驗操作。