[發明專利]含水合物沉積物工程靜探參數模擬裝置及方法

在審

• 申請號: 201810392968.1
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108445189A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 陳強;劉昌嶺;李彥龍;孫建業;萬義釗;孟慶國;吳能友
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

本發明屬海洋天然氣水合物開采領域，具體涉及一種含水合物沉積物工程靜探參數模擬裝置及方法，包括水合物儲層模擬反應釜子系統、供氣子系統、冷卻子系統、靜力觸探子系統、監控子系統和數據采集子系統。該模擬裝置是一種能夠在室內通過模擬實驗開展儲層工程靜探參數評價的裝置，能夠為不同儲層條件下水合物沉積物工程參數計算模型的建立提供基礎數據支撐，為建立專門用于含水合物沉積物工程靜探參數評價的基本方法提供依據。

技術領域

本發明屬海洋天然氣水合物開采領域，具體涉及一種含水合物沉積物工程靜探參數模擬裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物是指在一定的溫壓條件下，由甲烷氣體與水結合形成的籠狀化合物。理想狀態下1m³天然氣水合物分解可以釋放164m³(標況)的天然氣，因此天然氣水合物被認為是具有巨大能源潛能的非常規能源，通常分布在陸地永久凍土帶或大陸邊緣深海淺層沉積物中。為了有效開發利用天然氣水合物，目前在加拿大Mallik、美國Alaska北坡、日本Nankai Trough、中國木里盆地、中國南海神狐海域都開展了一定的天然氣水合物試采。獲得了一定的認識，為天然氣水合物資源的開發利用提供了一定的經驗基礎。與凍土帶天然氣水合物開發相比，海洋天然氣水合物開采面臨更大的挑戰。

其中關鍵挑戰之一就是：海洋天然氣水合物賦存區水深大，水合物儲層工程參數評價困難大。由于工程參數評價誤差導致的施工風險也將成倍增加。這些風險主要表現在：對水合物儲層上覆地層工程參數評價依賴于現場工程地質調查，現場工程地質調查耗時長、成本高，無疑增加了開采成本。而且對儲層工程地質參數的評價方面，目前尚為空白。我國在首次海域天然氣水合物試采前夕層對試采區上覆地層的工程地質參數開展調查，取得了非常珍貴的數據，也積累了深海工程地質參數評價的基本技術。但是由于現場工程地質調查未能覆蓋實際天然氣水合物儲層，而且目前國內外均無相關的研究報道。水合物儲層工程地質參數的缺失對后期開采過程中儲層穩定性評價、儲層出砂過程模擬及工程地質風險評價均帶來了巨大的困難。

靜力觸探是獲取現場工程地質參數的最主要手段。但實際上，現場工程靜力觸探具有很強的“區域依賴性”。即A區域獲得的工程靜力觸探參數，由于受土質、孔滲、土組份等因素的影響，是無法直接挪用用于模擬計算B區域的儲層工程地質參數的。因此，即使我國在首次海域天然氣水合物試采中開展了針對試采區的工程地質調查，但這些參數完全無法應用于下一次試采區。

為此，目前在含水合物沉積物工程靜探參數評價方面存在如下瓶頸，亟待解決：(1)現場工程地質調查費時費力，需要探索新的能夠降低天然氣水合物開采成本的工程靜探參數評價方法；(2)現場工程地質調查沒有針對天然氣水合物儲層做工作，儲層工程參數的計算依賴于經驗公式，可靠性有待進一步檢驗；(3)不同地區工程靜探參數區域依賴性強，不通用，急需建立專門用于含水合物沉積物工程靜探參數評價的基本方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含水合物沉積物工程靜探參數模擬裝置，該模擬裝置是一種能夠在室內通過模擬實驗開展儲層工程靜探參數評價的裝置，能夠為不同儲層條件下水合物沉積物工程參數計算模型的建立提供基礎數據支撐，為建立專門用于含水合物沉積物工程靜探參數評價的基本方法提供依據。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：含水合物沉積物工程靜探參數模擬裝置，包括水合物儲層模擬反應釜子系統、供氣子系統、冷卻子系統、靜力觸探子系統、監控子系統和數據采集子系統；

所述水合物儲層模擬反應釜子系統包括反應釜，所述反應釜包括反應釜本體，所述反應釜本體上下兩端分別設置有上、下端蓋，所述反應釜本體內設置有內膽，所述內膽的兩端分別與上、下端蓋密封連接，并且在反應釜本體內壁與內膽外壁之間形成密封環空，所述上、下端蓋上，對應內膽的位置分別設置有出氣口、進氣口，所述內膽中填充有飽和沉積物，所述環空內充滿氮氣；所述反應釜本體的外壁上纏繞有冷卻管；

所述供氣子系統包括甲烷氣瓶；