[發明專利]天然氣水合物大尺度實驗系統中物性表征裝置及方法

有效

• 申請號: 202010783706.5
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112083124B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 李小森;陳朝陽;王屹;夏志明;李剛;張郁
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01D21/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 鄧潮彬;莫瑤江

1.一種天然氣水合物大尺度實驗系統中物性表征裝置，包括反應釜、水平井管和豎直井管，所述反應釜包括上釜蓋、下釜蓋和釜體，上釜蓋、下釜蓋密封閉合在釜體的兩端以形成密閉內腔，其特征在于，所述內腔填充有多孔介質和液體，多孔介質和液體用于模擬水合物儲層的地質分層結構，還包括旁側豎直井集成和溫壓電阻集成，旁側豎直井集成和溫壓電阻集成從上釜蓋到下釜蓋貫穿所述反應釜設置，

所述旁側豎直井集成和所述溫壓電阻集成均包括安裝管、集成密封頭、壓帽、電阻率測柱、壓力測管和溫度測管，所述安裝管與所述上釜蓋相連，所述集成密封頭密封插接在所述安裝管的頂端并被所述壓帽固定，所述電阻率測柱、所述壓力測管和所述溫度測管相互平行穿過所述集成密封頭并沿所述安裝管的軸向延伸，壓力測管和溫度測管的底端分別對應套設有壓力探頭和溫度探頭，所述旁側豎直井集成還設有所述豎直井管，所述豎直井管與電阻率測柱、壓力測管和溫度測管平行設置且底部設有井管防砂篩網，所述水平井管以與所述豎直井管垂直方向插入所述反應釜，旁側豎直井集成和溫壓電阻集成用于采集溫度、壓強和電阻率以表征反應釜內的水合物儲層的地質分層結構；

還包括流場測量裝置，所述流場測量裝置包括非中心垂直井壓力傳感器、非中心垂直井出口閥門、連通器閥門、差壓傳感器、連通器、中心垂直井出口閥門以及中心垂直井壓力傳感器；

所述非中心垂直井壓力傳感器、非中心垂直井出口閥門、差壓傳感器、連通器閥門的個數和非中心垂直井相同；每一非中心垂直井均設置有非中心垂直井出口管線，每一非中心垂直井出口管線均對應地依次連通安裝有非中心垂直井壓力傳感器、非中心垂直井出口閥門、差壓傳感器、連通閥門，所有的連通器閥門均匯集連通至連通器；

所述中心垂直井設置有中心垂直井出口管線，中心垂直井出口管線依次連通安裝有中心垂直井壓力傳感器和中心垂直井出口閥門，中心垂直井出口閥門連通至連通器；

所述差壓傳感器的精度高于中心垂直井壓力傳感器和非中心垂直井壓力傳感器的精度，量程小于中心垂直井壓力傳感器和非中心垂直井壓力傳感器的量程。

2.根據權利要求1所述的天然氣水合物大尺度實驗系統中物性表征裝置，其特征在于，所述旁側豎直井集成內設有電阻率測柱架，所述電阻率測柱架的上端固定在所述集成密封頭上且所述電阻率測柱架上設有若干沿其軸向布置的電阻率測柱架卡口，所述電阻率測柱架卡口固定所述電阻率測柱。

3.根據權利要求1所述的天然氣水合物大尺度實驗系統中物性表征裝置，其特征在于，所述旁側豎直井集成和所述溫壓電阻集成的矩陣陣列為9x9矩陣，矩陣陣列中布置有三排所述旁側豎直井集成且每排等距布置有三所述旁側豎直井集成，每兩所述旁側豎直井集成之間等距布置有兩所述溫壓電阻集成。

4.根據權利要求1-3任一所述的天然氣水合物大尺度實驗系統中物性表征裝置，其特征在于，所述旁側豎直井集成和所述溫壓電阻集成內均設有五所述電阻率測柱、五所述壓力測管和五所述溫度測管；矩陣陣列為以反應釜的軸線為中心的900mm×900mm矩形平面，兩相鄰的集成相距150mm。

5.根據權利要求1-3任一所述的天然氣水合物大尺度實驗系統中物性表征裝置，其特征在于，所述壓力測管的表面噴涂絕熱絕緣涂層并作表面粗糙化處理，以防止反應釜內氣液沿壁串流、熱量流失以及對層析成像電阻率測試場的干擾；所述溫度測管采用不銹鋼管且表面作粗糙化處理，以防止反應釜內氣液沿壁串流、熱量流失以及溫度損失。

6.根據權利要求3所述的天然氣水合物大尺度實驗系統中物性表征裝置，其特征在于，矩陣陣列中位于反應釜中心的豎直井管為中心豎直井管，其余的為非中心豎直井管，中心豎直井管的壓力測管的壓力傳感器為中心垂直井壓力傳感器，非中心豎直井管的壓力測管的壓力傳感器為非中心垂直井壓力傳感器。

7.根據權利要求6所述的天然氣水合物大尺度實驗系統中物性表征裝置，其特征在于，所述差壓傳感器和連通器均設置于反應釜之外。