[实用新型]模拟水合物仿真开采的气-水-砂三相配注系统

说明书

本实用新型涉及海洋天然气水合物资源开发工程技术领域，具体涉及一种模拟水合物仿真开采的气‑水‑砂三相配注系统，包括地下模拟井筒、水配注系统、砂配注系统、水砂混合系统和气配注系统。本实用新型的系统提供一种适用于水合物仿真开采实验井的气水砂三相配注系统及方法，可以分别控制水砂混合液和高压气体按额定速率均匀注入仿真井，并能够对注入物质进行计量，通过精确控制气‑水‑砂三相混合比例、供给量以及在井筒中的供给位置，达到模拟不同条件下水合物分解过程储层水气砂的产出特征的目的，并为开展水合物试采体系仿真实验提供基础。

技术领域

本实用新型涉及海洋天然气水合物资源开发工程技术领域，具体涉及一种模拟水合物仿真开采的气-水-砂三相配注系统。

背景技术

天然气水合物资源潜力巨大，水合物资源试采已经成为国际热点领域。目前已有美国、加拿大、俄罗斯、日本、中国等国家先后在陆域和海域开展了水合物开采试点研究，从获得的资料与进展来看，降压法是开采水合物最为经济高效的技术手段，依靠电潜泵等人工举升方法抽取储层自由水从而降低压力使水合物分解，由于压差驱动，气-水-砂三相自储层向井筒运移，经过防砂设施后气-水和少量砂进入井筒举升至地面。

截至目前只有日本和中国先后实施过三次短期的海域天然气水合物试采，试采技术体系距离产业化应用还有很长的路要走。不同海域水合物储层的沉积物粒度、含水量、矿物成分、温度压力条件及水合物饱和度都不同，相应的需要优选高效的防砂方式、人工举升设备。建立水合物仿真开采实验井来模拟不同类型水合物储层的分解特征，进而开展一系列仿真实验验证并优化试采过程的防砂、气液分离、人工举升等关键技术与方法无疑能够为尽快完善试采技术体系提供大量翔实可靠地资料，加快推进产业化进程。

实用新型内容

为了开展一系列仿真实验验证并优化试采过程的防砂、气液分离、人工举升等关键技术，进而加快推进天然气水合物资源试采的产业化进程，本实用新型提出一种模拟水合物仿真开采的气-水-砂三相配注系统，用以模拟不同条件下水合物分解过程储层水气砂的产出特征的目的，为开展水合物试采体系仿真实验提供基础。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种模拟水合物仿真开采的气-水- 砂三相配注系统，包括地下模拟井筒、水配注系统、砂配注系统、水砂混合系统和气配注系统；

所述水配注系统包括水箱，所述水箱通过进水管线连接到水砂混合系统，所述进水管线上设置有第一手动球阀、第一调节阀、管道泵和第一流量计；

所述砂配注系统通过进砂管线连接到水砂混合系统；

所述水砂混合系统包括水砂混合箱，所述水砂混合箱通过进液管线通入到地下模拟井筒中，所述进液管线上设置有第二手动球阀、第二流量计、渣浆泵、第一压力变送器和第二调节阀；

所述气配注系统包括空气压缩机，所述空气压缩机通过气注入管线通入到地下模拟井筒中，所述气注入管线上设置有高真空蝶阀、流量检测单元、第二压力变送器、气动球阀和单向止回阀。

进一步地，所述地下模拟井筒的井口密封安装有环形钢板，所述进液管线和气注入管线穿过环形钢板通入到地下模拟井筒内，所述进液管线和气注入管线与环形钢板之间密封连接。

进一步地，所述水箱顶部分别设置有进水孔和溢水孔，底部设置有排水孔，所述水箱内设置有液位开关，所述水箱的进水孔连接到水源，所述水箱排水孔与进水管线的入口相连。

进一步地，所述砂配注系统包括储砂仓、砂斗、出砂器和称重系统，所述储砂仓和砂斗均为漏斗状，所述储砂仓的出料口正对砂斗的进料口设置，所述储砂仓的出料口处设置有第一气动阀门，所述砂斗的内部从上至下依次设置有上料位和下料位，所述上料位和下料位上分别设置有检测传感器，所述砂斗的出料口与出砂器的进料口相连，所述砂斗的出料口处设置有第二气动阀门，所述称重系统设置在出砂器的下方。