[發(fā)明專(zhuān)利]一種天然氣水合物的氣體取樣裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011069020.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112213159A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏納;邱彤;趙金洲;張烈輝;周守為;付強(qiáng);龐維新;姚海元
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南石油大學(xué);中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司;中海油研究總院有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N1/22
• 分類(lèi)號(hào): G01N1/22
• 代理公司: 成都金英專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發(fā)明涉及一種天然氣水合物的氣體取樣裝置，由模擬套管16、模擬鉆桿17、電機(jī)10、巖屑儲(chǔ)集室7、液體流量計(jì)3、水泵2、儲(chǔ)水槽1、氣液固三相分離器35、加氣口、空氣泵13、天然氣取樣器組成，模擬套管內(nèi)有模擬鉆桿，模擬鉆桿連接電機(jī)，模擬套管兩端設(shè)置混合物進(jìn)口和出口；混合物進(jìn)口連接巖屑儲(chǔ)集室和液體流量計(jì)、水泵、儲(chǔ)水槽，出口連接氣液固三相分離器，三相分離器連接儲(chǔ)水槽；模擬套管設(shè)置3個(gè)加氣口；天然氣取樣器入口有弧形擋板、滑軌和可調(diào)螺桿，兩端設(shè)置固定擋板、可調(diào)擋板和可調(diào)螺栓，取樣器內(nèi)有平行擋板，出口連接氣體流量計(jì)。本發(fā)明為解決天然氣水合物分解引起的井筒內(nèi)流場(chǎng)流動(dòng)變化而帶來(lái)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣水合物鉆井過(guò)程中一種天然氣水合物的氣體取樣裝置。

背景技術(shù)

天然氣水合物，又稱(chēng)“可燃冰”，是甲烷分子等輕烴分子與水分子在高壓低溫的條件下所形成的類(lèi)冰狀籠形化合物，大多為淺色晶體，可類(lèi)同酒精一樣被點(diǎn)燃。天然氣水合物是作為一種具有巨大資源潛力的清潔能源，自上世紀(jì)八十年代就得到了來(lái)自世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。天然氣遍布世界各地，主要分布在海底以及北極的永久凍土區(qū)、陸坡、陸基等。但是在鉆井過(guò)程中，海底天然氣水合物的分解容易引起井筒內(nèi)流場(chǎng)流動(dòng)變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)井噴事故，給天然氣水合物的勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)。為了深入研究鉆井過(guò)程中天然氣水合物分解對(duì)井筒內(nèi)的流場(chǎng)流動(dòng)變化的影響，最直接的方法就是進(jìn)行海底鉆井取樣。

因此，當(dāng)務(wù)之急是開(kāi)發(fā)一種天然氣水合物的氣體取樣裝置，對(duì)天然氣水合物分解出的天然氣進(jìn)行收集和分析，從而指導(dǎo)天然氣水合物的實(shí)際鉆井過(guò)程，這對(duì)于控制鉆井風(fēng)險(xiǎn)，提高鉆井安全，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種天然氣水合物的氣體取樣裝置，該裝置原理可靠，操作簡(jiǎn)便，通過(guò)收集天然氣水合物分解后的氣體，可測(cè)試并監(jiān)控環(huán)空內(nèi)流場(chǎng)流動(dòng)變化，合理循環(huán)利用水和顆粒物質(zhì)，為有效解決由于天然氣水合物的分解引起的井筒內(nèi)流場(chǎng)流動(dòng)變化而帶來(lái)的鉆井風(fēng)險(xiǎn)，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足。

為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種天然氣水合物的氣體取樣裝置，由模擬套管、模擬鉆桿、電機(jī)、減速器、巖屑儲(chǔ)集室、液體流量計(jì)、水泵、儲(chǔ)水槽、氣液固三相分離器、流化床干燥器、尼龍收集桶、巖屑收集桶、加氣口、空氣泵、天然氣取樣器組成。

所述模擬套管位于支架上，內(nèi)有模擬鉆桿，模擬鉆桿連接電機(jī)、減速器，模擬套管的兩端分別設(shè)置混合物進(jìn)口、混合物出口；混合物進(jìn)口通過(guò)管線(xiàn)分別連接巖屑儲(chǔ)集室和液體流量計(jì)，巖屑儲(chǔ)集室由尼龍漏斗、巖屑漏斗、攪拌器組成，液體流量計(jì)連接水泵、儲(chǔ)水槽；混合物出口通過(guò)管線(xiàn)連接氣液固三相分離器，氣液固三相分離器連接儲(chǔ)水槽，氣液固三相分離器頂端有氣體出口，底端有固體出口，固體出口連接流化床干燥器、尼龍收集桶、巖屑收集桶。

所述模擬套管上設(shè)置3個(gè)加氣口，每個(gè)加氣口設(shè)有球閥、氣體流量計(jì)，所述加氣口連接空氣泵。

所述模擬套管上安裝天然氣取樣器，所述天然氣取樣器入口有弧形擋板、滑軌和可調(diào)螺桿，弧形擋板與取樣器內(nèi)壁通過(guò)滑軌相連，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)螺桿，弧形擋板在取樣器內(nèi)壁作上下運(yùn)動(dòng)；取樣器兩端設(shè)置固定擋板、可調(diào)擋板和可調(diào)螺栓，固定擋板、可調(diào)擋板位于同一平面，通過(guò)螺栓的擰緊或旋開(kāi)，使固定擋板、可調(diào)擋板封閉或打開(kāi)；取樣器內(nèi)有4～8個(gè)平行擋板，平行擋板的長(zhǎng)度小于取樣器內(nèi)徑，交錯(cuò)分布于取樣器內(nèi)壁的兩側(cè)；取樣器出口連接氣體流量計(jì)、儲(chǔ)氣罐和計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述巖屑儲(chǔ)集室左邊設(shè)有尼龍漏斗，右邊設(shè)有巖屑漏斗，中上部設(shè)有攪拌器。

進(jìn)一步的，所述模擬套管、模擬鉆桿均采用透明亞克力玻璃制成，承壓2MPa，通過(guò)支架支撐。

進(jìn)一步的，所述尼龍顆粒和巖屑顆粒粒徑均為2mm，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，尼龍顆粒模擬實(shí)際工況下天然氣水合物固體，巖屑顆粒模擬實(shí)際工況下巖屑。