[發明專利]海洋天然氣水合物系統多氣合采模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 202110054430.1
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112855129B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 毛佩筱;吳能友;寧伏龍;李彥龍;胡高偉;萬義釗;陳強
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B43/01
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 王丹丹

本發明公開了一種海洋天然氣水合物系統多氣合采模擬裝置及方法，所述模擬裝置包括水合物成藏模擬子系統、淺層氣成藏模擬子系統、深層氣成藏模擬子系統、井筒、產氣處理子系統及數據采集系統，用于分別或聯合模擬水合物成藏過程、淺層氣成藏過程、深層氣成藏過程、水合物分解產氣過程、水合物系統多氣合采過程；并從提高開采效率和節約開采成本角度出發，提出先后開采的合采模式和同時開采的合采模式，為揭示水合物儲層和氣層多層合采的生產機理和開發動態提供了技術手段。本發明可以較真實地模擬實際地層環境，具有真實性和準確性，為實際海洋天然氣水合物系統多氣合采提供指導。

技術領域

本發明涉及天然氣水合物開發領域，具體涉及一套針對不同工況環境下進行海洋天然氣水合物系統多氣合采模擬研究的實驗裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物(以下簡稱水合物)正成為全球主要大國能源競爭的戰略高地。大幅度提高單井產量及最終采收率是水合物開采面臨的重點問題。多氣合采是多種油氣資源聯探并采模式的重要組成部分。對于垂直方向多套地層交互分布區域，利用同一井筒通道實現多氣合采，可提高單井產量和經濟效益。海域水合物富集區往往與多套氣層共存，實現二者聯探并采是海域水合物系統高效開發的突破方向。

多氣合采已在非常油氣開采中應用多年，對合采方式、產能預測以及優化配產等方面均進行了研究。

目前，與海洋水合物有關的多資源合采研究主要集中于聯合地熱促進儲層中水合物的分解進而實現干熱巖層與水合物儲層能量的綜合利用等，水合物系統多氣合采的研究尚屬空白。利用同一井筒開采下部氣層時是否可以帶動上部儲層內的水合物自行分解，進而提高采收率；不同物性的儲層、井筒因素、開采方式等對水合物系統合采產氣的影響如何，水合物系統多氣合采時是否存在層間干擾、產量損失；以上一系列問題目前仍無相關研究。

因此，需要提供一種能準確模擬海洋水合物系統多氣合采的裝置，在研究過程中逐漸優化與完善多氣合采方法，通過加強海洋水合物系統多氣合采的開發機理和開發動態研究，為避免層間干擾和優化配產等開發設計工作提供一定的依據。

發明內容

本發明為解決現有技術中水合物系統多氣合采技術空白，提出一種海洋天然氣水合物系統多氣合采模擬裝置及方法，為指導實際海洋水合物系統資源的有效開發、提高開發效益提供技術支撐。

本發明是采用以下技術方案實現的：一種海洋天然氣水合物系統多氣合采模擬裝置，包括水合物成藏模擬子系統、淺層氣成藏模擬子系統、深層氣成藏模擬子系統、井筒、產氣處理子系統及數據采集系統，所述水合物成藏模擬子系統、淺層氣成藏模擬子系統和深層氣成藏模擬子系統的出口管線均與耐高壓的井筒相連，井筒通過產氣處理子系統與數據采集系統相連，且井筒與一真空泵相連，所述井筒可根據實際研究需要更換井筒容積、井筒材質等，研究井筒因素對產能的影響，井筒中配有配產器，以仿真模擬實際合采時井筒內不同壓力的設定；

所述水合物成藏模擬子系統用以模擬水合物成藏過程，包括通過管線依次連接的第一高壓氣瓶、第一高壓反應釜、固液分離裝置和第一氣液分離裝置，第一高壓反應釜設置在恒溫水浴中中，第一高壓反應釜中填充有沉積物，所述沉積物可為天然海砂、黏土質粉砂沉積物或巖心；

所述淺層氣成藏模擬子系統用以模擬淺層氣成藏過程，包括通過管線依次連接的第二高壓氣瓶、第二高壓反應釜和第三氣液分離裝置，第一高溫高壓艙設置在第二高壓反應釜內，第二高壓反應釜中填充天然巖心；

所述深層氣成藏模擬子系統用以模擬深層氣成藏過程，包括通過管線依次連接的第三高壓氣瓶、第三高壓反應釜和第四氣液分離裝置，第三高壓反應釜設置在第二高溫高壓艙內，第三高壓反應釜中同樣填充有天然巖心；