[發明專利]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

• 申請號: 201710991819.2
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107514249A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（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”燃燒產生的能量比煤、石油、天然氣要高出數十倍，被譽為“屬于末來的超級能源”。

我國的可燃冰儲量十分豐富，根據調查研究，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尚未制定出一套成型的標準，室內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和物理性質的研究，很少有對水合物生成和分解過程的動態微觀研究。

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的真實標配，相似的幾何形狀和形態分布。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，對指導室內和現場試驗有重要意義。

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，難以觀察樣品內部水合物生長及分解過程；且其發明裝置氣體入口、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，并克服現有技術的缺陷，本發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。

發明內容

本發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、供液系統、仿真孔隙模型系統、化學驅系統、生產系統以及監控系統，本發明采用光刻玻璃作為仿真孔隙模型系統的主體，通過供氣系統、供液系統向仿真孔隙模型系統中供給天然氣和水形成天然氣水合物，通過化學驅系統注入化學劑以模擬化學驅開采，通過生產系統對天然氣水合物分解產物實施收集，通過監控系統收集天然氣水合物實驗過程中晶體的生長、分解參數，本發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。

其中所述供氣系統與仿真孔隙模型系統相連接，所述供液系統與仿真孔隙模型系統相連接，所述化學驅系統與仿真孔隙模型系統相連接，所述生產系統與仿真孔隙模型系統相連接，所述監控系統分別與所述供氣系統、供液系統、仿真孔隙模型系統、化學驅系統、生產系統相連接。

所述供氣系統用于為所述仿真孔隙模型系統內部合成天然氣水合物提供天然氣；所述供液系統用于為所述仿真孔隙模型系統內部合成天然氣水合物提供水；所述化學驅系統用于為所述仿真孔隙模型系統注入化學劑，用以模擬實際生產中注水井；所述生產系統用于對仿真孔隙模型系統內部天然氣水合物分解產物實施收集，并分析分解產物中天然氣及水產量，用以模擬實際生產中生產井；所述仿真孔隙模型系統用于模擬天然氣水合物藏壓力、溫度、飽和度、滲透率及常規地層參數，且光刻玻璃作為仿真孔隙模型系統的主體；所述監控系統用于實時收集所述供氣系統、供液系統、仿真孔隙模型系統、化學驅系統、生產系統工作參數，記錄工作參數所產生的數據，并通過監控系統控制實驗操作。