[發明專利]多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201811626368.3
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109826620A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 盧靜生;梁德青;李棟梁
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00;E21B47/06;E21B47/07
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉海霞;莫瑤江

1.多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置，其特征在于：包括

樣品合成室:所述樣品合成室上開設有可視化視窗，其內放置有模塊化的多類型沉積物，并與外部的液體回路與氣體回路連接，通過井筒模塊與分解模塊相連接；

多應力應變控制系統：包括設置于所述合成室軸向或徑向的應力加載系統；為所述樣品合成室提供多應力場和孔隙壓力的氣體增壓模塊、液體增壓模塊、氣液增壓模塊；所述氣體增壓模塊、液體增壓模塊、氣液增壓模塊分別通過管路與所述樣品合成室連接，還包括用于測量儲層應變的應變測量模塊，所述應變測量模塊安裝于所述樣品合成室內；

溫度控制系統：包括低溫水浴組及水浴傳輸管，通過水浴傳輸管將所述低溫水浴組與所述樣品合成室連接，對樣品合成室進行多層位的溫度控制；

數據采集及監測系統：包括設置于所述樣品合成室內的各種物性探頭、溫度測量模塊、壓力測量模塊、應變測量模塊及多物性測量模塊組，所述物性探頭與多物性測量模塊組通過導線連接，所述多物性測量模塊組接收并處理所述物性探頭采集的信號，所述溫度測量模塊安裝于所述樣品合成室內，監測所述樣品合成室的溫度，所述壓力測量模塊包括設置于氣體回路上的若干個壓力傳感器，監測整個裝置的壓力，所述應變測量模塊安裝于所述樣品合成室內，監測所述樣品合成室內模塊化的多類型沉積物的儲層應變。

2.根據權利要求1所述的多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置，其特征在于：采用高清圖像采集器對所述可視化視窗的光透成像進行采集，所述高清圖像采集器為高清攝像系統。

3.根據權利要求1所述的多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置，其特征在于：所述模塊化的多類型沉積物是通過將不同類型沉積物裝入半透膜密封袋而形成。

4.根據權利要求1所述的多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置，其特征在于：所述多物性測量模塊組包括電阻測量模塊、介電常數測量模塊、核磁共振成像模塊和超聲成像模塊，分別通過導線與所述樣品合成室內對應的物性探頭連接。

5.根據權利要求1所述的多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置，其特征在于：所述氣體增壓模塊包括氣體增壓泵和真空泵，所述氣體增壓泵與所述真空泵接入氣體回路中，控制所述水合物生成與分解監測裝置的氣體壓力。

6.根據權利要求1所述的多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置，其特征在于：所述液體增壓模塊包括水泵、平流泵和手動泵，所述水泵、平流泵和手動泵接入液體回路中，控制所述水合物生成與分解監測裝置的液體壓力。

7.根據權利要求1所述的多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置，其特征在于：所述氣液增壓模塊包括緩沖罐和恒速恒壓泵，所述緩沖罐與恒速恒壓泵均接于氣體回路與液體回路的交匯處，控制進入所述樣品合成室的流體壓力。

8.根據權利要求1所述的多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置，其特征在于：所述分解模塊包括可視化的氣液固分離罐和氣體質量流量控制計，所述井筒模塊包括垂直井模塊、水平井模塊、定向井模塊中的任意一種，或任意兩者或三者的組合。

9.根據權利要求1所述的多應力場下多類型儲層中天然氣水合物生成與分解監測裝置，其特征在于：所述儲層包括蓋層、產層及底層，所述蓋層包括低滲非成巖飽氣蓋層、低滲非成巖飽水蓋層、低滲非成巖氣水混合蓋層、低滲非成巖含水合物氣水蓋層、低滲成巖蓋層，所述產層包括含水合物沉積物氣飽和產層，含水合物沉積物水飽和產層，含水合物沉積物氣水混合產層，所述底層包括底水蓋層、底氣蓋層和底水氣蓋層。

10.一種多應力場下多類型儲層中水合物生成與分解監測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：樣品生成和分解:樣品合成室通過多應力應變控制系統和溫度控制系統對樣品合成的溫度、應力場和孔隙壓力進行控制，多類型沉積物模塊按照需求填裝樣品室，用于合成多種類型的產層、蓋層和底層，模擬真實水合物的賦存情況；通過井筒模塊模擬多類型儲層的水合物分解過程。

步驟二：數據采集及監測：通過溫度測量模塊、壓力測量模塊、應變測量模塊、電阻測量模塊、介電常數測量模塊、核磁共振成像模塊、光透成像模塊、超聲成像模塊對生成和分解過程進行監測,并采集樣品合成和分解過程中的數據和圖像。

步驟三：生成與分解特性分析：結合采集的數據，結合物性參數和成像變化，對多應力場下多類型儲層中的天然氣水生成和分解進行分析，闡釋不同應力場和不同儲層類型對水合物生成和分解的影響。