[發(fā)明專利]一種地質(zhì)儲層徑向流模擬裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811301889.1
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109599021B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱海峻;葉建良;秦緒文;陸程;孫曉曉;王靜麗;李占釗;馬超;耿瀾濤;賀會策;張渴為;張熙
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發(fā)明提供一種地質(zhì)儲層徑向流模擬裝置，包括：具備圓柱腔體的徑向模擬腔；用于模擬開采井且插入圓柱腔體內(nèi)的空心模擬井筒；用于模擬施加至多孔介質(zhì)上的地層覆壓的囊式覆壓加載套；用于測量多孔介質(zhì)在不同模擬實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的參數(shù)測量系統(tǒng)；控制實(shí)驗(yàn)過程的同時對不同的實(shí)驗(yàn)過程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析和結(jié)果輸出的數(shù)據(jù)采集處理單元。本發(fā)明通過按比例定量注入氣體、液體形成水合物，可模擬地層下水合物的合成過程，通過降壓或升溫模擬水合物的分解，通過對水合物分解后的砂層施加一定覆壓來模擬覆壓條件下水合物開采后的砂層位移情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬地層水合物分解后的地層覆壓條件下的徑向滲流模型裝置。

背景技術(shù)

本世紀(jì)以來，全世界都認(rèn)識到天然氣水合物是一種替代常規(guī)化石燃料的清潔能源。全球已發(fā)現(xiàn)水合物礦藏點(diǎn)超過200處，以目前的能源消費(fèi)趨勢，僅開采15％的水合物就可供全球使用200年之久。但是，其自身形成的穩(wěn)定溫壓條件，決定了其開采方式的特殊性，另外其開采過程中對與環(huán)境的影響還有待進(jìn)一步的評估。因此，目前對水合物開采的研究除少數(shù)國家和地區(qū)進(jìn)行過單井或單一井組的試開采以外，絕大部分研究還處于實(shí)驗(yàn)室物理模擬和數(shù)值模擬的階段。

目前為了對這種儲量巨大的能源進(jìn)行開發(fā)利用，研究人員提出了很多方法：

①注熱法：利用注入熱水、蒸汽或者熱鹽水將水合物加熱到平衡溫度之上分解；

②降壓法：將水合物藏的壓力降低到平衡分解壓力以下；

③化學(xué)劑法：注入化學(xué)藥劑，比如甲醇或者乙二醇以改變水合物平衡生成條件。

目前國內(nèi)外在實(shí)驗(yàn)內(nèi)研究熱力法開采甲烷水合物的研究僅限于一維長巖心夾持器、二維垂直井模擬。然而水合物開發(fā)與常規(guī)油氣無異，同樣是一個三維滲流場壓力不斷降低的過程。為了更加真實(shí)有效的了解掌握水合物的合成、分解以及開采過程中不同開發(fā)方式、不同開發(fā)井組條件下的儲層物性、溫度、壓力、產(chǎn)量變化規(guī)律等影響試采的重要敏感參數(shù)，需要一個多功能三維水合物開采實(shí)驗(yàn)?zāi)M，以在三維尺度上全面研究水合物的產(chǎn)生和分解行為。而現(xiàn)在研制領(lǐng)域缺少一種能夠全方位加工該套天然氣水合物開發(fā)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，以對我國陸域凍土區(qū)鉆探巖心在室內(nèi)研究合成、分解天然氣水合物機(jī)理，以及為掌握陸域水合物試采過程中在不同開發(fā)方式、不同開發(fā)井組條件下的儲層物性、溫度、壓力、產(chǎn)量變化規(guī)律等影響試采的重要敏感參數(shù)提供物理模擬方面的支撐。

發(fā)明內(nèi)容

特別地，本發(fā)明提供一種模擬地層水合物分解后的地層覆壓條件下的徑向滲流模型裝置。

具體地，本發(fā)明提供的一種地質(zhì)儲層徑向流模擬裝置，包括：

徑向模擬腔，包括兩端開口用于填充海底水合物儲層泥質(zhì)粉砂多孔介質(zhì)的圓柱腔體，分別通過螺栓固定封閉圓柱腔體兩端開口的上蓋板和下蓋板，下蓋板與圓柱腔體接觸的一面設(shè)置有凸出且與圓柱腔體內(nèi)徑相同的擠壓臺，上蓋板的圓心處設(shè)置有貫穿孔；

空心模擬井筒，用于模擬開采井，包括由所述貫穿孔處插入圓柱腔體內(nèi)的井筒，將井筒限制在上蓋板處的彈簧壓蓋；所述井筒伸入圓柱腔體內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)置有與外部相通的通孔，所述彈簧壓蓋包括一端為開口端另一端為封閉端的管體，管體利用開口端套在井筒伸出圓柱腔體的一端后由螺栓將開口端固定在上蓋板上，在管體的封閉端設(shè)置有供井筒伸出的通孔，在管體的內(nèi)部安裝有套在井筒外的彈簧，和通過螺紋擰在井筒上的調(diào)節(jié)螺帽，調(diào)節(jié)螺帽利用與封閉端的相對位置來調(diào)節(jié)彈簧的彈力大小；

囊式覆壓加載套，用于模擬施加至多孔介質(zhì)上的地層覆壓，包括一端封閉的橡膠套，提高橡膠套密封性能的壓圈及扶正圈，及測量橡膠套位移的位移傳感器；橡膠套通過螺紋擰在下蓋板的擠壓臺上，與下蓋板之間形成一個封閉空間，位移傳感器穿過下蓋板后伸入該封閉空間；