[发明专利]水合物分解渗流导致出砂测量的实验方法及实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采技术，尤其是一种水合物分解渗流导致出砂测量的实验方法及实验装置。

背景技术

天然气水合物是一种储量巨大、清洁的非常规能源资源，也是我国的战略能源之一。国际上，在水合物试开采过程中，水合物分解后出砂问题严重，引起试生产减产、停止和井筒不稳定性等灾害，同时这也是一个含水合物相变、渗流、细颗粒运移、骨架变形的多场多相耦合问题，但还非常缺乏这方面的研究。因此，本发明提出一种水合物分解渗流导致出砂测量实验装置和实验方法。

发明内容

本发明提供一种水合物分解渗流导致出砂测量的实验方法及实验装置，用于克服现有技术中的缺陷，实时测量水合物分解渗流过程中温度、压力、出砂量、出气量和出水量，为水合物开采出砂预测和防治措施制定提供科学依据和技术支持。

本发明提供一种水合物分解渗流导致出砂测量的实验方法，包括以下步骤：

步骤1，向样品管中填充实验材料，模拟沉积层；

步骤2，将所述样品管放置在8～30MPa、0～10℃的环境中，模拟水合物沉积层的制备；

步骤3，向所述样品管中充甲烷气体和水，同时使得水合物分解渗流，以模拟水合物的开采；

步骤4，通过滤网模拟井底开采段，所述样品管中的水砂气混合物经滤网后甲烷气体、水与部分砂混合物流出；

步骤5，甲烷气体向上流经流量计并获得体积，水砂混合物向下流经核磁共振测量模块并获得砂的体积。

其中，所述实验材料为不同颗粒级配的砂土或粘土。

优选地，采用注热、降压或两者联合的方式模拟水合物分解。

优选地，在模拟水合物分解的过程中，测量所述样品管长度方向的温度与压力变化数据。

本发明还提供一种水合物分解渗流导致出砂测量的实验装置，包括：

样品管，置于密闭容器内，用于容纳实验材料，模拟水合物沉积层，入口端连接供气供液模块，出口端连接滤网，周壁上设置有温度传感器和压力传感器；

所述密闭容器，密闭容器与所述样品管之间填充有加载介质，并且所述样品管与所述密闭容器之间密封；

围压加载模块，与密闭容器连接，并通过所述加载介质向所述密闭容器内部施加压力；

所述供气供液模块，用于向所述样品管内通入甲烷气体和水，以模拟水合物沉积物制备；

所述滤网，用于模拟水合物分解渗流导致的出砂；

流量计，用于测量甲烷气体的体积，安装在上支管上，所述上支管连接所述样品管的出口端；

核磁共振测量模块，用于测量经滤网流出的水砂混合物的总重量和其中水的体积，安装在下支管上，所述下支管连接所述样品管的出口端。

优选地，所述供气供液模块包括：

压力釜，内部设置有将所述压力釜内部分成两个空腔的活塞，所述活塞能在外力作用下在所述压力釜内部移动；

其中一个空腔与所述样品管的入口端连接，内填充有甲烷气体和水，内部设置有用于使得气液充分混合的搅拌器；另一个空腔内填充有液压油，且与液压加载系统连通。

优选地，所述样品管上沿长度方向设置有多个小孔，所述小孔上安装有温度传感器或压力传感器。

优选地，填充在所述密闭容器与所述样品管之间的加载介质为液压油或防冻液，所述围压加载模块为泵或液压加载系统。

优选地，所述下支管与所述核磁共振测量模块之间还设置有用于缓冲压力冲击压力室。

本发明提供的水合物分解渗流导致出砂测量的实验方法及实验装置，可以实时测量水合物分解渗流过程中温度与压力、出砂量、出气量和出水量，为水合物开采出砂预测和防治措施制定提供科学依据和技术支持，本发明为水合物开采出砂提供新的实验系统和测试技术，在传热传质、细颗粒运移等工程与技术领域也具有潜在的应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的水合物分解渗流导致出砂测量的实验装置的整体结构示意图；

图2为1为本发明实施例提供的水合物分解渗流导致出砂测量的实验装置中供气供液模块的结构示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，本发明实施例提供一种水合物分解渗流导致出砂测量的实验方法，包括以下步骤：

步骤1，向样品管1中填充实验材料，制备模拟水合物沉积层；室温控制在-20℃～50℃，样品管直径4cm，长度100cm；实验材料可采用不同颗粒级配的砂土或粘土。