[實(shí)用新型]評(píng)價(jià)水合物開采過程中水平井內(nèi)出砂與防砂的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921226794.8
• 申請(qǐng)日: 2019-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN210858697U
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧伏龍;方翔宇;王林杰;王冬冬;劉志超;胡維;劉志輝;歐文佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): E21B47/00
• 分類號(hào): E21B47/00;E21B49/00;E21B43/08
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 鄒桂敏

本實(shí)用新型公開評(píng)價(jià)水合物開采過程中水平井內(nèi)出砂與防砂的裝置，包括高壓反應(yīng)釜、高低溫恒溫箱、水合物樣品制備系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、氣液固分離系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，高低溫恒溫箱用于控制高壓反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，高壓反應(yīng)釜中部安裝有貫穿其側(cè)壁的剛性管，剛性管用于模擬進(jìn)行水合物開采的水平井，氣液固分離系統(tǒng)用于收集實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的氣體、液體和固體，水合物樣品制備系統(tǒng)用于制備含水合物沉積物試樣，壓力控制系統(tǒng)用于控制高壓反應(yīng)釜內(nèi)的軸壓與回壓，其優(yōu)點(diǎn)在于，通過該裝置可以厘清不同地質(zhì)環(huán)境與開采方式下水平井筒內(nèi)的出砂規(guī)律，并評(píng)價(jià)不同規(guī)格防砂篩管的防砂效果，實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及天然氣水合物勘探與開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及評(píng)價(jià)水合物開采過程中水平井內(nèi)出砂與防砂的裝置。

背景技術(shù)

天然氣水合物是由天然氣與水在高壓低溫下形成的似冰狀固體，俗稱可燃冰，其分布廣、儲(chǔ)量豐富、能量密度大，是一種潔凈的新型替代能源。據(jù)估計(jì)，以水合物形式存在的碳是地球上以化石燃料存在的碳總量的兩倍，因此許多國(guó)家都將其視為未來新型替代能源，我國(guó)也將其納入了中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃。

天然氣水合物開發(fā)的鉆井、完井及采氣過程中，儲(chǔ)層出砂是影響水合物長(zhǎng)期高效開采的主要安全風(fēng)險(xiǎn)之一，出砂是油氣開采過程中儲(chǔ)層砂粒隨流體從儲(chǔ)層中運(yùn)移出來的現(xiàn)象。2007年加拿大Mallik試開采井、2012年美國(guó)阿拉斯加Ignik Sikumi現(xiàn)場(chǎng)CO₂置換開采水合物試驗(yàn)井、2013年日本全球首次海洋水合物試開采井以及2017年日本第二次試采的第一口井都出現(xiàn)了嚴(yán)重的出砂問題，極大地影響了產(chǎn)氣效率，甚至導(dǎo)致試采不得不提前終止。中國(guó)南海海域的水合物以分散方式或弱膠結(jié)方式充填在泥質(zhì)沉積物孔隙中，在水合物分解過程中可能面臨嚴(yán)重的出砂問題，因此研究水合物開采過程中的出砂與防砂問題對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)深海水合物資源具有現(xiàn)實(shí)意義。

目前，使用實(shí)驗(yàn)手段研究水合物開采過程中出砂規(guī)律與防砂效果的裝置較少，且主要集中在豎直井筒內(nèi)的出砂現(xiàn)象，并沒有針對(duì)水平井筒內(nèi)的出砂規(guī)律進(jìn)行研究，也沒有對(duì)水平井筒安裝不同規(guī)格防砂篩網(wǎng)后的防砂效果進(jìn)行研究。隨著水合物商業(yè)化開采研究進(jìn)程的不斷推進(jìn)，水平井技術(shù)會(huì)越來越多地應(yīng)用于水合物開采，我國(guó)也將利用水平井技術(shù)進(jìn)行水合物第二次試開采，因此研制出能夠模擬在不同地質(zhì)條件、不同開采方式條件下水平井內(nèi)的出砂情況，進(jìn)而評(píng)價(jià)水合物開采過程中水平井內(nèi)的出砂規(guī)律以及安裝不同防砂篩網(wǎng)后的防砂效果尤為重要。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)已有的技術(shù)現(xiàn)狀，提供評(píng)價(jià)水合物開采過程中水平井內(nèi)出砂與防砂的裝置，通過該裝置可以厘清不同地質(zhì)環(huán)境與開采方式下水平井筒內(nèi)的出砂規(guī)律，并評(píng)價(jià)不同規(guī)格防砂篩管的防砂效果，實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

評(píng)價(jià)水合物開采過程中水平井內(nèi)出砂與防砂的裝置包括高壓反應(yīng)釜、高低溫恒溫箱、水合物樣品制備系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、氣液固分離系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，水合物樣品制備系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、氣液固分離系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均與高壓反應(yīng)釜連接；所述高壓反應(yīng)釜設(shè)置在高低溫恒溫箱內(nèi)，高低溫恒溫箱用于控制高壓反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，從而模擬海底水合物儲(chǔ)層的溫度環(huán)境；所述高壓反應(yīng)釜中部安裝有貫穿其側(cè)壁的剛性管，剛性管為水平狀態(tài)，用于模擬進(jìn)行水合物開采的水平井，剛性管的一端位于高壓反應(yīng)釜內(nèi)，剛性管的另一端位于高低溫恒溫箱內(nèi)，剛性管位于高壓反應(yīng)釜內(nèi)的一端設(shè)有等間距開孔且外層安裝有防砂篩網(wǎng)，剛性管位于高低溫恒溫箱內(nèi)的一端與氣液固分離系統(tǒng)連通，氣液固分離系統(tǒng)用于收集實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的氣體、液體和固體；所述高壓反應(yīng)釜的側(cè)壁中設(shè)有上流體進(jìn)口和下流體進(jìn)口，上流體進(jìn)口和下流體進(jìn)口分別位于高壓反應(yīng)釜的上半部分和下半部分，上流體進(jìn)口和下流體進(jìn)口均與水合物樣品制備系統(tǒng)連通，水合物樣品制備系統(tǒng)用于制備含水合物沉積物試樣；所述高壓反應(yīng)釜內(nèi)頂部和底部分別設(shè)有上驅(qū)動(dòng)堵頭和下驅(qū)動(dòng)堵頭，上驅(qū)動(dòng)堵頭和下驅(qū)動(dòng)堵頭上分別固定上移動(dòng)防砂活塞和下移動(dòng)防砂活塞，上驅(qū)動(dòng)堵頭和下驅(qū)動(dòng)堵頭均與壓力控制系統(tǒng)連通，壓力控制系統(tǒng)用于控制高壓反應(yīng)釜內(nèi)的軸壓與回壓。