[發明專利]一種天然氣水合物洞穴完井評價測試方法

有效

• 申請號: 202010229020.1
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111472729B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 盧靜生;梁德青;李棟梁;何勇;史伶俐
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/25
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;莫瑤江

本發明公開了一種天然氣水合物洞穴完井評價測試裝置，包括反應釜系統、洞穴完井系統、圍壓控制系統、進口壓力控制系統、出口壓力控制系統、氣液固分離系統、溫度控制系統和數據采集處理系統；反應釜系統用于模擬天然氣水合物的原位生成、洞穴完井及開采；溫度控制系統為裝置提供恒定溫度環境；洞穴完井系統、圍壓控制系統、進口壓力控制系統、出口壓力控制系統和氣液固分離系統用于控制實驗過程的壓力和流動狀態；數據采集處理系統用于采集并處理實驗過程的參數。本發明還涉及了一種天然氣水合物洞穴完井評價測試方法。本發明可以對人工合成的含水合物巖心開展洞穴完井測試，用以評價水合物洞穴完井情況。

技術領域

本發明涉及天然氣水合物開發技術領域，具體涉及一種天然氣水合物洞穴完井評價測試裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物廣泛分布于深海沉積物或陸域凍土中，儲量非常巨大，是全球常規燃料總碳量的2倍，是一種潛在的未來能源。

然而水合物儲層存在構造復雜、低滲、礦物成分復雜、溫壓復雜等情況，因此水合物儲層開發過程中可能存在產能低、出砂等問題，洞穴完井后儲層的氣體產量是射孔完井后水力壓裂的3-20倍，且成本低于大型水力壓裂。因此使用洞穴完井技術，使目標儲層坍塌以擴大井眼形成洞穴，不僅可以提高成巖或者強度較高水合物儲層的導流能力，而且也可提供較大的洞穴空間用于防砂、降壓等。

然而對于水合物開發，洞穴完井是一種全新的技術，因此成巖或者強度較高水合物儲層的洞穴完井機理尚不清楚，實施效果未進行有效的評價。同時，由于進行水合物洞穴完井現場試驗的資本投入大，作業時間長，不確定因素較多，且現場洞穴完井后評價和解釋增產機理較難，因此，目前對水合物洞穴完井的增產機理和防砂效果研究非常少。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的之一在于提供一種天然氣水合物洞穴完井評價測試裝置，可用來模擬評估洞穴完井過程，得到水合物儲層洞穴完井的增產機理。

為實現以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種天然氣水合物洞穴完井評價測試裝置，包括：

反應釜系統，包括反應釜、圍壓活塞和井筒；圍壓活塞包括伸入反應釜中的活塞本體以及連接部，連接部的下端固定連接于活塞本體上，上端伸出反應釜；活塞本體將反應釜內腔分隔為巖心室和圍壓腔；井筒豎直設置在巖心室內，上端與洞穴完井系統相連，下端與氣液固分離系統相連；反應釜巖心室和井筒內設置有多組監測探頭；

洞穴完井系統，包括流體室一、增壓泵和緩沖罐，流體室一經增壓泵、緩沖罐后分為二路，一路與井筒上端相連，另一路與巖心室入口相連；

進口壓力控制系統，包括氣源、氣體緩沖罐和氣體增壓泵，氣源經氣體增壓泵、氣體緩沖罐后與巖心室入口相連；

出口壓力控制系統，包括流量計和真空泵，真空泵經流量計與巖心室出口相連；

氣液固分離系統，包括電動閥、氣液固分離罐、氣體流量計和產液回收裝置，氣液固分離罐入口經電動閥與井筒下端相連，氣體流量計和產液回收裝置分別與氣液固分離罐出口相連；

數據采集處理系統，與反應釜系統、洞穴完井系統、進口壓力控制系統、出口壓力控制系統、氣液固分離系統的感應元件電連接，以采集和處理各感應元件的感應信號。

作為本發明的一種改進，所述的洞穴完井系統還包括點火控制器和井下點火器，井下點火器布置在井筒內，并與反應釜外的點火控制器電連接。

本發明的另一目的在于提供一種天然氣水合物洞穴完井評價測試方法，基于上述的測試裝置實現，包括以下步驟：

步驟一：填裝巖心樣品于反應釜巖心室，密封后用真空泵抽真空，同時通過圍壓活塞將樣品壓實并保持，分別向巖心室通入氣體或/和液體，通過監測探頭測試流體流過巖心的物性參數F1；