[實用新型]強化微波加熱開采天然氣水合物的實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020076114.5
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN211737112U
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 王壯壯;胡高偉;吳能友;劉昌嶺;卜慶濤;萬義釗
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/24;E21B43/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

本實用新型涉及天然氣水合物開采領域，尤其是一種強化微波加熱開采天然氣水合物的實驗裝置。其反應釜放置在恒溫控制系統(tǒng)內(nèi)，反應釜內(nèi)設有人造巖心，反應釜包括反應釜釜體和反應釜頂蓋，反應釜頂蓋上設有微波入口和流體進出口，微波入口與微波發(fā)生系統(tǒng)連接，流體進出口通過六通閥Ⅰ分別與天然氣水合物生成系統(tǒng)、壓裂液注入?返排系統(tǒng)、天然氣產(chǎn)出系統(tǒng)連接，人造巖心上鉆有兩個豎直孔道，兩豎直孔道分別與反應釜頂蓋上的微波入口、流體進出口相對應。其能夠模擬磁性納米流體壓裂和壓裂后微波加熱開采天然氣水合物的全過程，研究天然氣水合物儲層中壓裂裂縫的展布規(guī)律和磁性金屬納米顆粒的運移、分布規(guī)律，分析磁性納米顆粒輔助微波加熱開采天然氣水合物的效果。

技術領域

本實用新型涉及天然氣水合物開采領域，尤其是一種強化微波加熱開采天然氣水合物的實驗裝置。

背景技術

當前能源短缺是困擾全球發(fā)展的重要問題，隨著常規(guī)石油和天然氣開采難度的增大，能源供需矛盾日益加重。特別是我國，石油對外依存度遠超安全警戒線，已逼近70％，同時隨著生態(tài)文明建設和綠色發(fā)展理念的深入，綠色清潔能源的需求逐步擴大，這都需要探索發(fā)現(xiàn)新的替代能源。天然氣水合物是近些年熱門的新型綠色能源，它具有以下特點：(1)分布范圍廣，世界上絕大部分海域可能都有分布；(2)資源量巨大，據(jù)估計能夠至少滿足人類使用 1000年；(3)能量密度高，1升水合物固體中含有168升天然氣。因此，天然氣水合物被認為是21世紀理想的替代能源，大力開展天然氣水合物開發(fā)與應用方面研究對保障我國能源安全、提升全球競爭力具有重要意義。

目前在世界范圍內(nèi)天然氣水合物的開發(fā)處于試采水平，現(xiàn)有技術尚不能滿足大規(guī)模商業(yè)化開采，我國是為數(shù)不多的具有天然氣水合物試采經(jīng)驗的國家。目前天然氣水合物的開采方法主要有降壓法、熱激法、注化學抑制劑法和CO₂置換法，降壓法是最簡單的方法，但開采過程中熱量供應不足，水合物儲能滲流條件差，存在產(chǎn)能不足等問題；熱激法雖然在理論上能夠促使水合物快速分解，但面臨注入過程中熱損失巨大導致開采效率較低的問題；注化學抑制劑的成本太高，不適合工業(yè)化應用；CO₂置換法雖然能夠保持地層穩(wěn)定性，但如何提高置換速率和置換效率還需進一步研究。綜上所述，目前常規(guī)開采方法的問題主要是開采效率較低、天然氣產(chǎn)能不足、經(jīng)濟效益較差，亟需經(jīng)濟高效的天然氣水合物開采方法。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提出了一種強化微波加熱開采天然氣水合物的實驗裝置，其能夠模擬磁性納米流體壓裂和壓裂后微波加熱開采天然氣水合物的全過程，研究天然氣水合物儲層中壓裂裂縫的展布規(guī)律和磁性金屬納米顆粒的運移、分布規(guī)律，分析磁性納米顆粒輔助微波加熱開采天然氣水合物的效果，為磁性納米流體壓裂和微波加熱聯(lián)合開采方法由理論走向現(xiàn)場應用提供數(shù)據(jù)支撐。

本實用新型的技術方案是：一種強化微波加熱開采天然氣水合物的實驗裝置，包括反應釜，其中，還包括天然氣水合物生成系統(tǒng)、壓裂液注入-返排系統(tǒng)、微波發(fā)生系統(tǒng)、天然氣產(chǎn)出系統(tǒng)和恒溫控制系統(tǒng)，反應釜放置在恒溫控制系統(tǒng)內(nèi)，反應釜內(nèi)設有人造巖心，反應釜包括反應釜釜體和反應釜頂蓋，反應釜頂蓋上設有微波入口和流體進出口，微波入口與微波發(fā)生系統(tǒng)連接，流體進出口通過六通閥Ⅰ分別與天然氣水合物生成系統(tǒng)、壓裂液注入-返排系統(tǒng)、天然氣產(chǎn)出系統(tǒng)連接，人造巖心上鉆有兩個豎直孔道，兩豎直孔道分別與反應釜頂蓋上的微波入口、流體進出口相對應；

所述天然氣水合物生成系統(tǒng)包括真空泵、六通閥Ⅱ、甲烷氣瓶和水罐，真空泵與六通閥Ⅱ直接連接，甲烷氣瓶依次連接氣體流量計和增壓泵Ⅱ后再與六通閥Ⅱ連接，水罐連接平流泵后再與六通閥Ⅱ連接，六通閥Ⅱ連接六通閥Ⅰ后實現(xiàn)天然氣水合物生成系統(tǒng)與反應釜的連接；

所述壓裂液注入-返排系統(tǒng)包括壓裂液儲罐、返排池和三通閥，壓裂液儲罐依次連接流量計Ⅰ、增壓泵Ⅰ后再與三通閥連接，返排池連接流量計Ⅱ后再與三通閥連接，三通閥連接六通閥Ⅰ后實現(xiàn)壓裂液注入-返排系統(tǒng)與反應釜的連接；