[发明专利]海洋天然气水合物藏开采过程出砂模拟测定装置及方法

说明书

本发明涉及一种海洋天然气水合物藏开采过程出砂模拟测定装置及方法，包括海水储罐、填砂管、海水入侵模拟管线、气‑水‑砂分离装置、砂/水接收器和高低温试验箱；海水储罐和填砂管均放置于高低温试验箱中，高压填砂管的管腔通过海水入侵模拟管线与海水储罐相连，高压填砂管的进口端通过注气管线和注气阀与高压气源相连，高压填砂管的出口端通过开采管线和连接阀与气‑水‑砂分离装置相连；气‑水‑砂分离装置放置于大气中，呈漏斗形状，其底部出口上设置有第一开关阀；气‑水‑砂分离装置顶部设置有一采气管线，采气管线进口端伸入气‑水‑砂分离装内，采气管线上设置有背压阀；砂/水接收器设置于气‑水‑砂分离装置底部的第一开关阀下方。

技术领域

本发明涉及一种油气生产模拟装置及方法，特别是关于一种考虑了海水入侵的海洋天然气水合物藏降压开采过程出砂能力的模拟测定装置及方法。

背景技术

天然气水合物是水分子和以甲烷为主的烃类气体分子在合适条件下生成的类似于冰状的笼形晶体物质。据统计，全球有利于天然气水合物生成和分布的陆地地域占全球陆地总面积的20％，海洋地域占全球海洋总面积的90％。据不完全统计储存在天然气水合物中的碳至少有1*10³t，约是当前已探明的所有化石燃料中碳含量总和的2倍。特别是海洋天然气水合物，其巨大的储量吸引了全球众多的学者、组织等的研究热情。目前海洋中重要的天然气水合物产出地有30个，基本反映了目前研究程度高、前景诱人且最受关注的重要产地。这些重要产出地在全球的分布，明显呈现受地理格局控制的特点，主要集中在各个大陆向海延伸的大陆边缘水深超过300-500m的有利地带。例如：太平洋大陆边缘、美国西海岸、卡斯卡迪边缘、秘鲁外侧路缘、日本滨海、南海海沟、日本海东缘、墨西哥湾、布莱尔海岭等。

目前已报道的天然气水合物藏开采方法主要有：降压法、注热法、注抑制剂法、气体置换法和固体流化开发法等。其中降压开采法被认为是最方便和经济的开采技术。降压开采法是通过直接降低水合物储层的压力使之低于储层温度下的天然气水合物相平衡压力从而促使水合物的分解和天然气的采出。已报道的天然气水合物藏试开采案例包括加拿大在麦肯齐三角洲、美国在阿拉斯加北坡Mount Elbert冻土区和日本在南海海槽均采用的是降压开采法。这些开采实例虽然都取得很大的研究成果，但都没有达到工业级开采的规模。其中一个主要的原因是与常规油气藏相比，天然气水合物储层中的固体介质没有很好的胶结性，随着水合物的分解，储层的稳定性会显著降低，固体介质、水会随着水合物分解产生的天然气一起采出，提高的开采成本，甚至造成开采井堵塞和地质灾害发生。特别对于海洋水合物藏，由于与传统油气藏相比其上部没有稳定、封闭的盖层，因此随着水合物储层中水合物的分解和气体的排出，海水会大量的涌入，海水的涌入会进一步改变储层中气-水-砂的多相流动特性和促进砂粒和其余固体介质的排出。

由此可以看出，海水入侵是海洋气水合物藏开采过程不可避免的现象，海水的入侵同时会显著改变天然气水合物分解过程水合物藏的气-水-砂多相流动情况。因此研究考虑海水入侵条件下的海洋气水合物藏开采过程出砂能力对海洋天然气藏的开发方案制定具有非常重要的意义，将有助于海洋气水合物藏开采过程排水堵砂方案的建立。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种考虑了海水入侵的海洋天然气水合物藏开采过程出砂模拟测定装置及方法，以研究不同开采条件下海洋天然气水合物藏出砂情况，为实际海洋天然气水合物藏降压开采过程合理开发方案的建立提供可靠的理论和技术支持。