[發明專利]一種下伏氣的天然氣水合物儲層重塑與降壓開采模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 202010522457.4
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111707800B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 宋永臣;趙潔;楊明軍;鄭嘉男;王欣茹
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G01N5/00;G01N7/00;E21B43/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種下伏氣的天然氣水合物儲層重塑與降壓開采模擬裝置，其特征在于，該下伏氣的天然氣水合物儲層重塑與降壓開采模擬裝置包括帶下伏氣藏巖心夾持器(1)、底座(2)、柱塞泵(5)、注氣泵(4)、背壓閥(6)、氣液分離器(7)、質量天平(8)、集氣罐(9)、水槽(3)、水浴(10)、電腦(20)、溫度傳感器(28)和壓力傳感器；

所述帶下伏氣藏巖心夾持器(1)包括頂蓋(21)、金屬套(22)、頂塞(23)、套筒(24)、水合物腔(25)、底塞(26)、底蓋(27)、溫度傳感器(28)、下伏氣藏腔(29)、防水透氣層(30)、伸縮管(31)、圍壓和覆壓腔(32)和密封圈(33)；帶下伏氣藏巖心夾持器(1)置于通過水浴(10)控溫的水槽(3)內；頂蓋(21)、金屬套(22)和底蓋(27)構成帶下伏氣藏巖心夾持器(1)的外殼，內部空間即為圍壓和覆壓腔(32)，頂蓋(21)和金屬套(22)之間設置有密封圈(33)；水合物腔(25)和下伏氣藏腔(29)由套筒(24)圍成，套筒(24)置于圍壓和覆壓腔(32)內；水合物腔(25)底部通過防水透氣層(30)與下伏氣藏腔(29)分離，以保證下伏氣藏腔(29)和水合物腔(25)之間的氣體連通性；水合物腔(25)頂部設有頂塞(23)，并依次連接有背壓閥(6)、氣液分離器(7)和集氣罐(9)；其中，頂塞(23)是可上下移動的，以控制水合物腔(25)的高度；氣液分離器(7)放置于質量天平(8)上；下伏氣藏腔(29)底部設有底塞(26)，其與注氣泵(4)連接；圍壓和覆壓腔(32)頂部與柱塞泵(5)連接；頂塞(23)上連接的是伸縮管(31)，便于實現同時施加圍壓和覆壓；

所述下伏氣藏腔(29)、水合物腔(25)和圍壓和覆壓腔(32)都連接有壓力傳感器；下伏氣藏腔(29)底部安裝有溫度傳感器(28)。

2.根據權利要求1所述的下伏氣的天然氣水合物儲層重塑與降壓開采模擬裝置，其特征在于，所述防水透氣層(30)是可拆卸式的，便于更換或清洗。

3.一種下伏氣的天然氣水合物儲層重塑與降壓開采模擬方法，其特征在于，該方法基于權利要求1或2所述的下伏氣的天然氣水合物儲層重塑與降壓開采模擬裝置實現，包括以下步驟：

(1)將沉積物和水混合，然后制成與水合物腔(25)同尺寸的巖心，將巖心放置于水合物腔(25)中；

(2)安裝設備并連接管路，水浴(10)控溫穩定后檢漏；

(3)用柱塞泵(5)向圍壓和覆壓腔(32)注入圍壓和覆壓液體，同時用注氣泵(4)向下伏氣藏腔(29)注入氣體至所需壓力以合成含水合物沉積物樣品；

(4)完成水合物樣品合成后將背壓閥(6)設置為開采壓力，打開質量天平(8)、背壓閥(6)和第三閥門(17)，實現水合物與氣藏的降壓聯采；

(5)利用氣液分離器(7)和質量天平(8)獲得實時產水量，集氣罐(9)收集產出的氣體。

4.根據權利要求3所述的下伏氣的天然氣水合物儲層重塑與降壓開采模擬方法，其特征在于，步驟(3)和(4)中，在水合物生成和開采過程中要控制圍壓和覆壓始終高于氣藏壓力。

5.根據權利要求3或4所述的下伏氣的天然氣水合物儲層重塑與降壓開采模擬方法，其特征在于，步驟(3)，在生成水合物樣品過程中通過注氣泵(4)的注氣量可推算水合物飽和度。