[发明专利]一种模拟天然气水合物排式水平井混相驱开采的装置

说明书

技术领域

本发明公开了一种模拟天然气水合物排式水平井混相驱开采的装置，涉及天然气水合物开发领域，具体是用于模拟排式水平井混相驱开采天然气水合物的一种室内实验装置。

背景技术

天然气水合物(natural gas hydrate，简称NGH)，是天然气在一定的低温、高压下与水形成的非化学计量笼形化合物，也被称为“可燃冰”。1m³天然气水合物可含164m³甲烷气和0.8m³的水。“可燃冰”是天然气的附生产品，应用范围与天然气大致相同，是一种典型的石油替代品。“可燃冰”极易燃烧，在同等条件下，“可燃冰”燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要高出数十倍，被誉为“属于末来的超级能源”。

我国的可燃冰储量十分丰富，根据调查研究，我国的天然气水合物主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带。

人为地打破天然气水合物稳定存在的相平衡条件，促使其分解，是目前开发天然气水合物的主要方法。根据天然气水合物的平衡相图，大体上可分为加热法、化学法、降压法三类。

加热法：此方法主要是将蒸汽、热水、热盐水或其它热流体介质从地面泵入天然气水合物储层，也可采用开采重油时使用的火驱法或利用钻柱加热器。热开采技术的主要不足是会造成大量的热损失，效率很低。

添加化学剂：某些化学剂，诸如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化学剂可以改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度。添加化学剂最大的缺点是费用太昂贵。由于大洋中天然气水合物的压力较高，因而不宜采用此方法。

降压法：通过降低压力而引起天然气水合物稳定的相平衡曲线的移动，从而达到促使天然气水合物分解的目的。开采水合物层之下的游离气是降低储层压力的一种有效方法，另外通过调节天然气的提取速度可以达到控制储层压力的目的，进而达到控制水合物分解的效果。降压法最大的特点是不需要昂贵的连续激发，因而其可能成为今后大规模开采天然气水合物的有效方法之一。

然而目前天然气水合物开采技术仍处于摸索阶段，世界各国对天然气水合物的开发尚未制定出一套成型的标准，室内实验研究的方法仍是可燃冰开采技术研究的主体，CN101710088A公布一种天然气水合物生成与分解测试方法及装置，通过一维填砂电阻率模型管对天然气水合物实施模拟实验。CN103206210B公布一种热流体压裂开采天然气水合物藏的实验装置，通过水合物岩芯三轴压裂系统、压裂注入系统、天然气开采系统和声发射监测系统实施天然气水合物模拟实验。CN101246117B公布一种天然气水合物合成与宏观力学性质综合实验系统，通过天然气水合物合成模块、力学性质实验模块和微观测量模块对天然气水合物进行模拟实验。上述专利设备无法模拟水平井开采天然气水合物，且无法达到可视化实验。CN105909224A公布一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物的实验装置及工作方法，通过注气系统、电力系统、天然气水合物反应系统、数据监测处理系统、气液分离计量系统对天然气水合物进行模拟实验。但是单纯使用电力系统加热天然气水合物储藏无法模拟实际生产中水平井驱替作业。有鉴于此，本发明人提出一种模拟天然气水合物排式水平井混相驱开采的装置，以满足目前三维模拟实验装置的要求，并克服现有技术的缺陷，且本发明装置主体为透明可视材质，可对混相驱开采天然气水合物进行更细致的观察。

发明内容

本发明公开了一种模拟天然气水合物排式水平井混相驱开采的装置，装置包括供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注入系统、生产系统以及监控系统，本发明装置采用填砂箱作为模拟系统的主体，通过供气系统、供液系统向模拟系统中供给天然气和水形成天然气水合物，通过压裂系统对模拟天然气水合物储藏实施压裂作业，通过注入系统注入二氧化碳及化学剂以模拟混相驱开采，通过生产系统对采出气及水实施收集，通过监控系统对实验过程实施全程监控，本发明实验装置采用三维方式对混相驱开采天然气水合物实施模拟，对天然气水合物混相驱开采机理研究有一定的指导作用。

其中所述供气系统与模拟系统相连接，所述供液系统与模拟系统相连接，所述压裂系统与模拟系统相连接，所述注入系统与模拟系统相连接，所述生产系统与模拟系统相连接，所述监控系统分别与所述供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注入系统和生产系统相连接。