[發明專利]一種模擬天然氣水合物排式水平井混相驅開采的裝置

在審

• 申請號: 201710992201.8
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107514256A
• 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: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/002;E21B47/06;E21B47/07;E21B43/26
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技術領域

本發明公開了一種模擬天然氣水合物排式水平井混相驅開采的裝置，涉及天然氣水合物開發領域，具體是用于模擬排式水平井混相驅開采天然氣水合物的一種室內實驗裝置。

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。

人為地打破天然氣水合物穩定存在的相平衡條件，促使其分解，是目前開發天然氣水合物的主要方法。根據天然氣水合物的平衡相圖，大體上可分為加熱法、化學法、降壓法三類。

加熱法：此方法主要是將蒸汽、熱水、熱鹽水或其它熱流體介質從地面泵入天然氣水合物儲層，也可采用開采重油時使用的火驅法或利用鉆柱加熱器。熱開采技術的主要不足是會造成大量的熱損失，效率很低。

添加化學劑：某些化學劑，諸如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化學劑可以改變水合物形成的相平衡條件，降低水合物穩定溫度。添加化學劑最大的缺點是費用太昂貴。由于大洋中天然氣水合物的壓力較高，因而不宜采用此方法。

降壓法：通過降低壓力而引起天然氣水合物穩定的相平衡曲線的移動，從而達到促使天然氣水合物分解的目的。開采水合物層之下的游離氣是降低儲層壓力的一種有效方法，另外通過調節天然氣的提取速度可以達到控制儲層壓力的目的，進而達到控制水合物分解的效果。降壓法最大的特點是不需要昂貴的連續激發，因而其可能成為今后大規模開采天然氣水合物的有效方法之一。

然而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可燃冰開采技術研究的主體，CN101710088A公布一種天然氣水合物生成與分解測試方法及裝置，通過一維填砂電阻率模型管對天然氣水合物實施模擬實驗。CN103206210B公布一種熱流體壓裂開采天然氣水合物藏的實驗裝置，通過水合物巖芯三軸壓裂系統、壓裂注入系統、天然氣開采系統和聲發射監測系統實施天然氣水合物模擬實驗。CN101246117B公布一種天然氣水合物合成與宏觀力學性質綜合實驗系統，通過天然氣水合物合成模塊、力學性質實驗模塊和微觀測量模塊對天然氣水合物進行模擬實驗。上述專利設備無法模擬水平井開采天然氣水合物，且無法達到可視化實驗。CN105909224A公布一種雙水平井電加熱輔助降壓開采天然氣水合物的實驗裝置及工作方法，通過注氣系統、電力系統、天然氣水合物反應系統、數據監測處理系統、氣液分離計量系統對天然氣水合物進行模擬實驗。但是單純使用電力系統加熱天然氣水合物儲藏無法模擬實際生產中水平井驅替作業。有鑒于此，本發明人提出一種模擬天然氣水合物排式水平井混相驅開采的裝置，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，且本發明裝置主體為透明可視材質，可對混相驅開采天然氣水合物進行更細致的觀察。

發明內容

本發明公開了一種模擬天然氣水合物排式水平井混相驅開采的裝置，裝置包括供氣系統、供液系統、模擬系統、壓裂系統、注入系統、生產系統以及監控系統，本發明裝置采用填砂箱作為模擬系統的主體，通過供氣系統、供液系統向模擬系統中供給天然氣和水形成天然氣水合物，通過壓裂系統對模擬天然氣水合物儲藏實施壓裂作業，通過注入系統注入二氧化碳及化學劑以模擬混相驅開采，通過生產系統對采出氣及水實施收集，通過監控系統對實驗過程實施全程監控，本發明實驗裝置采用三維方式對混相驅開采天然氣水合物實施模擬，對天然氣水合物混相驅開采機理研究有一定的指導作用。

其中所述供氣系統與模擬系統相連接，所述供液系統與模擬系統相連接，所述壓裂系統與模擬系統相連接，所述注入系統與模擬系統相連接，所述生產系統與模擬系統相連接，所述監控系統分別與所述供氣系統、供液系統、模擬系統、壓裂系統、注入系統和生產系統相連接。