[發(fā)明專利]天然氣水合物開采過程中防砂篩管堵塞特性的評價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711040805.9
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107860569B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖華林;董林;牛繼磊;林英松;楊帥;陳立濤;徐玥;王宏亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N15/00;G01N15/02;G01N15/08
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 邵朋程

1.一種天然氣水合物開采過程中防砂篩管堵塞特性的評價(jià)實(shí)驗(yàn)方法，采用天然氣水合物開采過程中防砂篩管堵塞特性的評價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置，該評價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置包括實(shí)驗(yàn)裝置本體、支撐座、供液系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和流體導(dǎo)出采集系統(tǒng)；

實(shí)驗(yàn)裝置本體包括反應(yīng)釜，反應(yīng)釜的內(nèi)部為反應(yīng)腔，在反應(yīng)腔內(nèi)充填礫石，在反應(yīng)釜的外部設(shè)置有恒溫夾套，恒溫夾套與內(nèi)部反應(yīng)釜之間形成換熱腔室，在換熱腔室內(nèi)充注換熱氣體或液體；在反應(yīng)釜的頂?shù)變啥嗽O(shè)置有釜體接頭，在釜體接頭上安裝壓力傳感器，在位于反應(yīng)釜頂端的釜體接頭處設(shè)置有防砂篩管模塊；在反應(yīng)釜的周壁上設(shè)置有若干個(gè)釜體接口，在恒溫夾套的周壁上對應(yīng)釜體接口的位置處設(shè)置有若干個(gè)外接口，外接口與釜體接口對應(yīng)連接，在外接口上安裝有電阻率傳感器和溫度傳感器；在恒溫夾套的頂?shù)變啥嗽O(shè)置有端蓋，端蓋通過螺栓與恒溫夾套固定連接，其中恒溫夾套的底端端蓋設(shè)置有流體入口，流體入口與內(nèi)部反應(yīng)釜之間通過連接管相連通，恒溫夾套的頂端端蓋設(shè)置有與內(nèi)部反應(yīng)釜連通的流體出口；

實(shí)驗(yàn)裝置本體縱向安裝在支撐座上，并能夠在支撐座上縱向轉(zhuǎn)動；所述支撐座包括橫向布置且呈對峙分布的兩個(gè)支撐軸，該兩個(gè)支撐軸對稱安裝在實(shí)驗(yàn)裝置本體的中部兩側(cè)，支撐軸通過立管與底板相連接；

所述供液系統(tǒng)包括水箱，水箱通過供液管道與流體入口主管道連接，流體入口主管道連接流體入口，在供液管道上設(shè)置有輸送泵和第一控制閥門；

所述供氣系統(tǒng)包括氣瓶，氣瓶通過供氣管道與流體入口主管道連接，在供氣管道上設(shè)置有增壓泵、壓力計(jì)、氣體過濾器、第一氣體流量計(jì)和安全閥；

所述流體導(dǎo)出采集系統(tǒng)包括可視化氣液固分流器、集液裝置和集氣裝置，流體出口通過流體排出管道與可視化氣液固分流器連接，在流體排出管道上設(shè)置有第二控制閥門和背壓閥，可視化氣液固分流器通過液體輸送管道與集液裝置連接，可視化氣液固分流器通過氣體輸送管道與集氣裝置連接，在氣體輸送管道上設(shè)置有第二氣體流量計(jì)；

所述壓力傳感器、溫度傳感器、電阻率傳感器、第一氣體流量計(jì)和第二氣體流量計(jì)均與數(shù)據(jù)采集器相連接，數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接；

所述釜體接口和外接口均設(shè)置8個(gè)，且對稱分布在反應(yīng)釜或恒溫夾套的兩側(cè)；

所述流體入口主管道還與抽真空管道連接，在抽真空管道上設(shè)置有真空泵；

所述外接口中還安裝有測壓裝置，測壓裝置與數(shù)據(jù)采集器連接；

該評價(jià)實(shí)驗(yàn)方法包括以下步驟：

(a)清洗：用蒸餾水將反應(yīng)釜、釜體接口、外接口、壓力傳感器、電阻率傳感器、溫度傳感器、流體出口、流體入口和防砂篩管模塊清洗干凈，并進(jìn)行干燥處理；

(b)氣密性監(jiān)測：關(guān)閉并密封實(shí)驗(yàn)裝置本體，溫度常溫，通過流體入口通入氮?dú)猓⒂孟礉嵕虬l(fā)泡劑沿縫檢測氣密性；

(c)樣品裝填：打開恒溫夾套的頂端端蓋，取下防砂篩管模塊和釜體接頭，將砂樣填入反應(yīng)腔中壓實(shí)，安裝釜體接頭和防砂篩管模塊，蓋上端蓋，并固定密封好；

(d)注水：用真空泵對反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空，開啟水箱和輸送泵，打開第一控制閥門，通過流體入口向反應(yīng)腔內(nèi)注入蒸餾水或去離子水，并控制注水到固定水位；

(e)水合物合成：打開氣瓶，開啟增壓泵和安全閥，充分向反應(yīng)腔內(nèi)注入天然氣，直到氣壓穩(wěn)定在某一壓力，穩(wěn)定一段時(shí)間后，降溫到水合物生成所需溫度，記錄所需的數(shù)據(jù)；

(f)開采出砂：將實(shí)驗(yàn)裝置本體轉(zhuǎn)動90度，使其中心軸與水平線平行，打開第二控制閥門，調(diào)節(jié)背壓閥，控制流體出口為某一壓力值并保持不變，進(jìn)行降壓開采；每隔一段時(shí)間記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，待到可視化氣液固分離器出現(xiàn)一定量的固體后或達(dá)到某一出砂量或開采結(jié)束；其中出氣量、出水量和出砂量通過可視化氣液固分離器獲取，出砂量干燥后通過稱量得出，出氣量通過氣體流量計(jì)測量；

(g)取樣分析：將溫度傳感器和/或電阻率傳感器取下，用工具通過外接口、釜體接口進(jìn)入反應(yīng)腔內(nèi)取出地層砂，然后通過激光粒度儀分析其粒度組成，進(jìn)一步分析出砂過程中地層砂顆粒的運(yùn)移規(guī)律；

(h)篩管堵塞程度評價(jià)和堵塞特性分析：通過取樣分析，得到出砂前后地層砂顆粒粒度分布特征變化；通過篩管擋砂介質(zhì)單元壓力、流量來計(jì)算滲透率，通過滲透率變化分析水合物開采過程中篩管堵塞程度和堵塞特性的變化；并分析粒度變化特征、出砂特征與篩管堵塞特性之間的關(guān)系。