[发明专利]砾石充填层堵塞评价微观探测模拟装置和方法在审

专利信息
申请号: 201810561791.3 申请日: 2018-06-04
公开(公告)号: CN108956659A 公开(公告)日: 2018-12-07
发明(设计)人: 李彦龙;董林;刘昌岭;陈强;李承峰;孟庆国;孙建业 申请(专利权)人: 青岛海洋地质研究所
主分类号: G01N23/046 分类号: G01N23/046;G01N15/08
代理公司: 青岛中天汇智知识产权代理有限公司 37241 代理人: 万桂斌
地址: 266000 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 砾石充填层 充填砾石 反应系统 探测模拟 堵塞 堆积 水合物 微观 陶粒 分离收集系统 数据处理系统 温度控制系统 反应釜内壁 反应釜外壁 真空保温层 供气系统 供液系统 模拟地层 细砂颗粒 协同效应 携砂流体 注入系统 玻璃珠 反应釜 核桃壳 孔隙度 砾石层 毛糙面 泥砂层 降压 联动 泥砂 砂桥 填装 沉淀 观测 迁移
【权利要求书】:

1.一种砾石充填层堵塞评价微观探测模拟装置,包括:主体反应系统、温度控制系统、供气系统、供液系统、注入系统、分离收集系统和数据处理系统,所述供气系统和供液系统通过注入系统给主体反应系统供气和供液形成混合流体,温度控制系统用以控制装置内流体温度,分离收集系统用以对主体反应系统流出的流体进行气液分离并收集,数据处理系统用以采集整个装置内的压力及流量数据并分析处理,其特征在于:

所述主体反应系统包括反应釜,其上设有流体入口与流体出口,反应釜内壁为毛糙面,反应釜外壁设有真空保温层,两端安装有反应釜端盖,内部流体上游填装模拟地层泥砂层,下游填装充填砾石层,模拟地层泥砂和充填砾石层段的长度比例为1:1,充填砾石层为核桃壳、玻璃珠或陶粒,所述反应釜端盖与模拟地层泥砂层之间安装分流块。

还包括CT扫描系统,所述CT扫描系统包括x射线源和探测器,所述x射线源和探测器固定于所述反应釜两侧,并围绕所述反应釜旋转。

2.根据权利要求1所述的砾石充填层堵塞评价微观探测模拟装置,其特征在于:

所述注入系统,包括搅拌器,通过管线与所述流体入口相连接,在管线上依次安装有恒速泵、三号流量计和一号压力表;

所述供气系统,包括气瓶,气瓶通过供气管道与所述搅拌器相连接,在供气管道上设有一号阀门、增压泵和一号流量计;

所述供液系统,所述供液系统包括水箱,通过供液管线与所述搅拌器相连接,在供液管道上安装有二号阀门、泵和二号流量计。

3.根据权利要求1所述的砾石充填层堵塞评价微观探测模拟装置,其特征在于:

所述温度控制系统,包括温度控制单元以及与其电连接的制冷机、热辐射器、散热风扇以及温度传感器;所述制冷机位于反应釜端盖内部,所述热辐射器和所述散热风扇安装在反应釜端盖外,温度传感器安装在反应釜上,其探头深入反应釜内,温度控制单元根据温度传感器测得的数据,控制制冷机、热辐射器及散热风扇,进而控制流体入口进入的混合流体的温度以及反应釜内温度。

4.根据权利要求1所述的砾石充填层堵塞评价微观探测模拟装置,其特征在于:

所述分离收集系统,包括气液分离器、集气瓶和集液箱,气液分离器的出口分别连接集气瓶和集液箱,入口与反应釜流体出口之间的管线上依次连接二号压力计、单向阀和集砂器。

5.一种砾石充填层堵塞评价微观探测模拟装置方法,其特征在于包括如下步骤:

步骤A、气密性监测:检测实验系统的气密性;

步骤B、砾石层装填:用核桃壳或陶粒将砾石层填满;

步骤C、安装反应釜的保温层;

步骤D、搅拌混合:通过供气系统和供液系统按照一定的比例将甲烷气、水和细砂颗粒加入搅拌器内,搅拌使其混合均匀;

步骤E、驱替:将搅拌好的混合液通过恒速泵以一定的速度向反应釜内注入,驱替过程中,记录各参数随时间的变化情况;

步骤F、CT扫描:

步骤F1、根据五相特征灰度值,统一CT图像质量的扫描曝光时间、切片数目、电流、电压值;

步骤F2、对未生成水合物、未发生堵塞条件下的砾石层进行扫描,通过计算未生成水合物、未发生堵塞条件下砾石层的孔隙度验证步骤F1扫描参数设置正确性,如果准确,返回步骤E,否则,返回步骤F1重新设置;

步骤F3、开启温度控制系统,降低温度,模拟水合物的生成过程并进行扫描,仿真水合物生成、泥砂堆积对砾石层灰度值的影响。

步骤G、砾石层中细砂颗粒的运移堆积规律和砾石层堵塞特性分析。

6.根据权利要求5所述的一种砾石充填层堵塞评价微观探测模拟装置方法,其特征在于:所述步骤E中,驱替过程中获得流量、温度和压力随时间的变化。

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