[發(fā)明專利]氣體水合物儲層微生物加固開采模型試驗裝置和試驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211062046.7
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115480040A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王譽澤;楊明;楊建宇;王朋飛;朱金龍;陳永順;趙予生
• 申請（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 深圳市世紀(jì)恒程知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44287
• 代理人: 廖永耀

本發(fā)明公開一種氣體水合物儲層微生物加固開采模型試驗裝置和試驗方法。其中，氣體水合物儲層微生物加固開采模型試驗裝置包括反應(yīng)釜、注入控制系統(tǒng)、供海水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、供微生物系統(tǒng)、供膠結(jié)液系統(tǒng)、傳感器組件以及水合物開采系統(tǒng)；傳感器組件用于獲取加固?分解過程中水合物儲層溫度、壓力、含水量、水合物飽和度、變形、強度、礦物組分的分布。本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種可實時觀測微生物加固天然氣水合物儲層及開采過程中，水合物儲層滲流場、溫度場、變形場、水合物和礦物含量分布演化規(guī)律的試驗裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源天然氣水合物開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣體水合物儲層微生物加固開采模型試驗裝置和試驗方法。

背景技術(shù)

天然氣水合物是一種高效、潔凈和儲量巨大的新型能源，天然氣水合物的開發(fā)可以極大程度上緩解石油天然氣等資源的匱乏和不足。含水合物沉積物由氣體、巖土骨架、水和固體水合物通過復(fù)雜機理組成，其力學(xué)機理也在水合物分解的相變過程變得非常復(fù)雜。水合物開采過程中，水合物沉積物強度降低，容易使埋藏于沉積物中的井筒、井口、管道設(shè)施和海上平臺失去穩(wěn)定性，甚至發(fā)生大面積的海底地層沉降及海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，而目前國內(nèi)外試采中，水合物產(chǎn)氣率仍然比較低，達(dá)不到商業(yè)開采水平。為了實現(xiàn)水合物藏的安全高效開采，非常有必要對含水合物儲層做加固改造，以提高含水合物儲層的強度及穩(wěn)定性。

近幾年，在巖土工程領(lǐng)域，微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積(MICP)微生物技術(shù)作為一種新型綠色環(huán)保技術(shù)被應(yīng)用于軟土地基加固、邊坡治理、防止沙土液化。但是目前通過微生物加固天然氣水合物儲層及儲層力學(xué)性能評價的試驗裝置較少，并且，已有裝置無法實時觀測微生物加固開采天然氣水合物儲層過程中，儲層壓力場、溫度場、變形場、水合物飽和度、力學(xué)強度、礦物含量的分布及演化規(guī)律。

因此，為了更好地研究微生物加固開采過程對水合物儲層模型物性參數(shù)的影響規(guī)律，以及對水合物開采過程中的影響，急需提供一種可實時觀測微生物加固天然氣水合物儲層過程中，水合物儲層滲流場、溫度場、變形場、水合物和礦物含量分布演化規(guī)律的試驗裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提出一種氣體水合物儲層微生物加固開采模型試驗裝置，旨在提供一種可實時觀測微生物加固天然氣水合物儲層及開采過程中，水合物儲層滲流場、溫度場、變形場、水合物和礦物含量分布演化規(guī)律的試驗裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種氣體水合物儲層微生物加固開采模型試驗裝置，包括：

反應(yīng)釜，所述反應(yīng)釜內(nèi)形成有反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔用于放置試驗沙土，所述反應(yīng)腔內(nèi)可拆卸安裝有井筒，并與所述井筒連通；

注入控制系統(tǒng)，所述注入控制系統(tǒng)與所述反應(yīng)腔連通；

供海水系統(tǒng)，所述供海水系統(tǒng)的出口通過所述注入控制系統(tǒng)與所述反應(yīng)腔連通，以向所述反應(yīng)腔內(nèi)加入人工海水；

供氣系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)的出氣口通過所述注入控制系統(tǒng)與所述反應(yīng)腔連通，以向所述反應(yīng)腔內(nèi)加入甲烷或者二氧化碳?xì)怏w；

供微生物系統(tǒng)，所述供微生物系統(tǒng)的出口通過所述注入控制系統(tǒng)與所述反應(yīng)腔連通，以向所述反應(yīng)腔內(nèi)加入菌液；

供膠結(jié)液系統(tǒng)，所述供膠結(jié)液系統(tǒng)的出口通過所述注入控制系統(tǒng)與所述反應(yīng)腔連通，以向所述反應(yīng)腔內(nèi)加入膠結(jié)液；

水合物開采系統(tǒng)，所述水合物開采系統(tǒng)與所述井筒連接，用于降低所述反應(yīng)腔內(nèi)的壓力，以促使所述反應(yīng)腔內(nèi)的水合物分解；

傳感器組件，所述傳感器組件設(shè)于所述反應(yīng)釜，用于獲取加固-分解過程中水合物儲層的溫度、壓力、含水量、水合物飽和度、變形、強度、礦物組分的分布。

在本發(fā)明的一實施例中，所述傳感器組件包括：

穩(wěn)壓系統(tǒng)，所述穩(wěn)壓系統(tǒng)具有壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)于所述反應(yīng)釜內(nèi)，用于實時測量所述反應(yīng)腔內(nèi)的壓力；