[發明專利]一種大尺度全尺寸開采井三維綜合試驗開采系統

有效

• 申請號: 202010784465.6
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112031714B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 李小森;王屹;陳朝陽;夏志明;張郁;李剛
• 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;E21B43/16;E21B43/24;E21B43/30;E21B49/00;E21B47/002
• 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

本發明公開了一種大尺度全尺寸開采井三維綜合試驗開采系統，包括：反應釜，用于制備天然氣水合物樣品，真實模擬海底沉積層中天然氣水合物成藏環境；所述反應釜包括反應釜體以及安裝在反應釜體上端面的上釜蓋以及安裝在反應釜體下端面的下釜蓋；氣體注入模塊，用于水合物合成時定量向反應釜注入氣體；液體注入模塊，用于水合物合成時向反應釜定量注入液體；溫度控制模塊，用于控制反應釜內的溫度；數據采集處理顯示模塊，用于采集、存儲、處理和顯示試驗開采系統進行試驗時的數據。本系統可以制備天然氣水合物樣品，開展不同井網布置形式下，降壓、注熱等開采試驗模擬研究；研究開采過程中水合物分解、氣液滲流、傳熱，沉積物穩定性。

技術領域

本發明天然氣水合物開采領域，具體涉及一種大尺度全尺寸開采井三維綜合試驗開采系統。

背景技術

深海油氣資源被認為是石油工業的一個重要前沿領地，深水、超深水油氣資源已成為美、英等西方發達國家競相開采的熱點。埋藏海深1-3km的天然氣水合物主資源，被普遍認為是尚未開發的儲量巨大的一種非常規油氣資源，也是21世紀最有潛力的替代能源之一。它巨大的資源潛力吸引著世界各國在勘查、試驗開采、配套環境影響評價等方面的工作不斷深入。美國、加拿大、德國、挪威以及我國周邊的日本、印度、韓國、越南等國家都制定了天然氣水合物長期研究計劃。

隨著天然氣水合物研究工作的不斷深入，已經發展出了一批模擬水合物生成和開采過程的試驗裝置，比如專利文獻CN102305052A所公開的天然氣水合物三維多井聯合開采實驗裝置及其實驗方法，該實驗裝置通過實驗實現對水合物多井開采的模擬，從而使三維模擬實驗得到擴展，為大規模開采天然氣水合物提供實驗基礎和依據。但隨著研究的不斷深入，對于此類試驗裝置的要求越來越高，當前國內和國際上對于天然氣水合物的試驗模擬裝置的要求大致如下：

(1)試驗綜合性越來越強

隨著科學研究的不斷深入，科學研究已經成單一化想跨學科化和集成化發展。天然氣水合物模擬試驗裝置的設計要求也由原來的單一功能需求演變成了集成化系統化的設計要求。根據調研發現，現在的天然氣水合物模擬試驗裝置，除了模擬水合物的物相態關系以外，還可以模擬水合物的沉積地層，測試在有無水合物生成時地層的各項物理化學屬性，研究水合物的地層參數特性等。

(2)可視化程度越來越高

宏觀科學發展到一定地步后，已經不足以解釋主動物理現象，為盡可能清楚了分析和了解天然氣水合物的各項機理特性，對試驗模擬系統提出了更高的功能性要求，希望能夠通過可視化技術實時采集地層內天然氣水合物的生成、聚集和分解等物相態變化過程。甚至能夠通過其他測試設備對研究對象進行微觀世界的觀測和記錄分析。

(3)試驗模擬的環境條件越來越苛刻

隨著天然氣水合物實地取樣的不斷深入，對天然氣水合物是成藏環境越來越清晰，也堆試驗模擬裝置提出了新的挑戰。巨大的地層壓力以及較低的環境溫度是天然氣水合物生成的必要條件。為創造這一條件，也堆試驗模擬系統提出了更高要求。如何能夠精確的控制模擬環境，如何保證各試驗裝置在苛刻的環境條件下正常工作，如何保證試驗裝置在如此環境條件下結構可靠性較高都是試驗系統設計研究的重點內容。

(4)測量精度越來越高

為精確解讀天然氣水合物的成藏狀態以及開采方式對地層的影響等，真實反映天然氣水合物在地層中的各種特性，了解并掌握各項機理關系，對試驗模擬系統的測試能力提出了更高要求。高精度測量，高精度控制是實現精確模擬的必要前提，為實現這一目的，除了選用可靠準確的傳感器以外，也對設計方案提出了更高要求，如何合理的布置和使用傳感器等各類元器件設備，也是影響試驗模擬裝置測量精度的重要內容。

發明內容

為了至少滿足上述天然氣水合物的試驗模擬裝置的要求之一，本發明實施例提供了一種大尺度全尺寸開采井三維綜合試驗開采系統。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：