[发明专利]模拟三维条件下气体水合物成藏过程的方法及装置

权利要求书

1.一种模拟三维条件下气体水合物成藏过程的方法，该方法利用一种 装置，该装置包括：

高压反应器，该反应器包括两个多孔塞，所述两个多孔塞将反应器内 室分成上、中、下三部分，中间部分为用于生成水合物的含水多孔介质填 充区，上、下部分为自由空间；所述反应器能耐受0～40MPa的压力以及 -30℃～40℃的温度；反应器高径比0.5～5，总体积大于10升；所述反应器 侧壁及上下端布置多个用于引入监测探头的孔眼；

供气系统，该供气系统是用以将实验气体从反应器下部引入反应器内 室，使实验气体渗流经过多孔介质填充区与多孔介质中的水反应生成水合 物，并将未发生反应的实验气体从反应器上部引出；

该装置还包括测试系统以及温压控制系统：

所述测试系统包括：

①热电偶、超声换能器和/或电极，所述热电偶、超声换能器、电 极的监测探头伸入反应器内，且所述超声换能器在高压反应器 内侧壁对称布置；以及

②设置在气循环系统中的用以测定进出反应器的气体流量的气 体流量计、监测反应器上下自由空间压力的压力传感器、和反 应器上下自由空间的差压变送器；和/或

设置在液循环系统中的液体流量计和高压水罐的补气流量计；

所述温压控制系统包括：

①用于在反应器内建立温度梯度的加热器和温控装置；和/或

②控制气循环系统和/或液循环系统温度的恒温水浴、和容置反应 器的恒温空气浴；或者，

容置反应器、气循环系统和/或液循环系统的恒温室；

所述模拟三维条件下气体水合物成藏过程的方法是利用在高压反应器 内室形成水合物来模拟气体水合物成藏过程；该方法包括：

将实验气体从反应器下部引入反应器内室，使实验气体自下而上渗流 经过多孔介质填充区，在多孔介质填充区内生成水合物，并将未反应的实 验气体从反应器上部引出；

通过测定气体在多孔介质中渗流过程中的流量变化来确定水合物形成 速度；

并且，该方法是模拟通过游离气向多孔介质层扩散或渗透的供气方式 形成水合物的过程；或者，该方法是模拟通过被气体饱和的水溶液运移到 多孔介质中释放气体的供气方式形成水合物的过程；其中：

模拟通过游离气向多孔介质层扩散或渗透的供气方式形成水合物的过 程包括：将游离实验气体充入反应器，使反应器上下自由空间气体压力达 到实验压力，开始实验，使游离实验气体从反应器下部进入反应器内室、 自下向上渗流经过多孔介质、再从反应器上部被引出；单次实验过程中保 持反应器上、下自由空间气体压力和压差恒定，测量实验过程中气体进出 反应器的流量随时间的变化，根据气体进出反应器的流量变化情况判定在 现有条件下形成水合物的情况；

模拟通过被气体饱和的水溶液运移到多孔介质中释放气体的供气方式 形成水合物的过程包括：将被实验气体饱和的水溶液充满反应器内室，开 始实验，将容置在一水罐内的被实验气体饱和的水溶液从反应器下部进入 反应器内室、自下向上渗流经过多孔介质填充区、并从反应器上部引出后 返回水罐；实验过程中保持水罐中气体压力和温度恒定，为保持水罐中气 体压力恒定而向水罐中补充实验气体，根据向水罐中补充实验气体的情况 判定在现有条件下形成水合物的情况。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法是模拟通过游离气向多孔介质 层扩散或渗透的供气方式形成水合物的过程，该方法还包括：

当开始实验后从反应器上自由空间引出反应器的气体流量降低至小于 流量计最低量程时，提高反应器下自由空间的气体压力从而提高上、下自 由空间的压差，继续测量气体进出反应器的流量。

3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

在反应器内建立温度梯度，和/或在反应器内侧壁对称布置超声换能器， 并对多孔介质填充区中温度、电阻率和/或声波信号进行采集，实时监测水 合物在反应器不同的高度、同一高度处不同角度、同一水平面不同半径处 的三维生成和分布情况。