[發明專利]一種模擬水泥水化對水合物儲層穩定性影響的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011078974.3
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112114119A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 李晶;秦緒文;寇貝貝;李博;李彬;曾靜;申凱翔;陳靚
• 申請（專利權）人: 廣州海洋地質調查局
• 主分類號: G01N33/38
• 分類號: G01N33/38;G05D27/00;G01D21/02;G09B25/00
• 代理公司: 北京銘本天律師事務所 11909
• 代理人: 宋松

1.一種模擬水泥水化對水合物儲層穩定性影響的裝置，其特征在于，包括檢測裝置和水泥加注裝置，所述檢測裝置包括釜體和恒溫箱(5)，所述釜體處于恒溫箱(5)內部，釜體底部設置有多個基座(4)，釜體內邊緣區域為水合物反應釜(2)，水合物反應釜(2)內部設置有石英砂(3)，釜體內中部為水泥水化釜(26)，水合物反應釜(2)連通有注水管線(8)和注氣管線(7)，注水管線(8)上設置有注水閥門(10)，注氣管線(7)上設置有注氣閥門(9)，注氣管線(7)另一端連通有甲烷氣源(11)，水合物反應釜(2)內部設置有多個溫壓傳感器(1)，多個溫壓傳感器(1)和數據傳輸線(6)連接有數據采集終端(12)，釜體底部設置有與水合物反應釜(2)連通的泄壓管線(25)，泄壓管線(25)上設置有泄壓閥(24)；

所述水泥加注裝置包括攪拌罐(18)，攪拌罐(18)底端連通有伸入至恒溫箱(5)內部的水泥水化釜(26)內部的水泥注入管(21)，攪拌罐(18)頂部連通有水泥灰儲罐(13)和藥品水儲罐(15)，并且水泥灰儲罐(13)與攪拌罐(18)之間連通有注灰閥(14)，藥品水儲罐(15)與攪拌罐(18)之間設置有藥品水閥(16)，水泥注入管(21)上連通有水泥漿注入閥(19)。

2.如權利要求1所述的一種模擬水泥水化對水合物儲層穩定性影響的裝置，其特征在于，所述攪拌罐(18)內部設置有攪拌器(17)。

3.如權利要求2所述的一種模擬水泥水化對水合物儲層穩定性影響的裝置，其特征在于，所述水泥注入管(21)包括兩段管道，兩段管道之間采用快速連接接頭(20)連接。

4.如權利要求3所述的一種模擬水泥水化對水合物儲層穩定性影響的裝置，其特征在于，水合物反應釜(2)上連通有壓力表(22)和溫度表(23)。

5.一種模擬水泥水化對水合物儲層穩定性影響的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、生成水合物：首先將恒溫箱(5)內溫度調整到水合物穩定生成區域對應的溫度，設置該溫度保持模擬過程中不變；向水合物反應釜(2)中添加石英砂(3)，密封水合物反應釜(2)；根據水合物反應釜(2)體積、添加石英砂(3)，確定生成水合物所需的水含量，并通過注水管線(8)向水合物反應釜(2)中添加計算水量；根據水合物穩定域確定水合物生成需要的壓力，通過甲烷氣源(11)及注氣管線(7)將甲烷氣體注入到水合物反應釜(2)中，并控制水合物反應釜(2)內壓力穩定，水合物生成過程中通過溫壓傳感器(1)和數據傳輸線(6)將水合物反應釜(2)內的溫度壓力實時傳輸到數據采集終端(12)，監控水合物生成過程中水合物反應釜(2)內的溫度、壓力變化情況，并且可以通過壓力表(22)和溫度表(23)觀察水合物反應釜(2)內溫壓變化，當數據采集終端(12)的溫度、壓力恒定不變后，代表水合物反應釜(2)中水合物應生成完成，模擬水合物儲層；

S2、配置并注入水泥漿：水合物生成后開始混配水泥漿，根據混配水泥漿的體系及性能，分別將水泥灰和藥品水注入到水泥灰儲罐(13)和藥品水儲罐(15)備用；將水泥注入管(21)通過快速連接接頭(20)與上部攪拌罐(18)連接，下部置于水泥水化釜(26)內；分別打開注灰閥(14)和藥品水閥(16)將計算好量的水泥灰和藥品水注入到攪拌罐(18)，打開攪拌器(17)快速混配水泥漿；水泥漿混配好后打開水泥漿注入閥(19)將攪拌好的水泥漿注入到水泥水化釜(26)中，拆除快速連接接頭(20)，清洗快速連接接頭(20)上部水泥加注裝置；

S3、模擬水泥水化對水合物儲層的影響：水泥漿注入到水泥水化釜(26)中后，開始水泥水化放熱對水合物儲層穩定性影響模擬，模擬過程實時測量水合物反應釜(2)中的溫壓傳感器(1)的數值變化，并通過數據傳輸線(6)實時傳輸到數據采集終端(12)，實時掌握水化放熱對水合物儲層穩定性的影響，根據測試結果優化水泥漿配方，最大程度減少對水合物儲層的影響，提高水合物儲層段的固井質量；

S4、模擬結束后通過打開泄壓閥(24)，泄壓管線(25)排放水合物反應釜(2)中的壓力，停止恒溫箱(5)的溫度控制，清洗水合物反應釜(2)及水泥水化釜(26)。