[发明专利]一种天然气水合物开发模拟实验装置的控制系统

说明书

本发明公开了一种天然气水合物开发模拟实验装置的控制系统，包括主控制处理器，与主控制处理器连接的井网区别控制模块、高压平衡维持模块、传感器组件和二次采气实施模块，高压平衡维持模块包括平衡压力收集单元和调压动作单元，平衡压力收集单元接收平衡气体增压泵一次增压后的初级气压表压力值，以及二级加压泵二次增压后的平衡注入气压表压力值，主控制处理器根据二次增压后的压力值，驱动调压动作单元调整模拟地层压力注入系统内的增压泵强度以及控流调控阀开关，直至每个输气管道的注入压力值达到设定压强值；本方案可对模拟过程的各模块进行统一且有条理的管理联系，提高控制过程的便捷有效性，增加开采模拟的实施多样性，实现一体多用。

技术领域

本发明涉及水合物模拟装置技术领域，具体为一种天然气水合物开发模拟实验装置的控制系统。

背景技术

可观的储量推动开发技术的不断进步，技术的创新又将带动储量的高效动。本世纪以来，全世界都认识到天然气水合物是一种替代常规化石燃料的清洁能源。全球已发现水合物矿藏点超过200处，以目前的能源消费趋势，仅开采15％的水合物就可供全球使用200年之久。但是，其自身形成的稳定温压条件，决定了其开采方式的特殊性，另外其开采过程中对与环境的影响还有待进一步的评估。因此，目前对水合物开采的研究除少数国家和地区进行过单井或单一井组的试开采以外，绝大部分研究还处于实验室物理模拟和数值模拟的阶段。

为了对这种储量巨大的能源进行开发利用，研究人员提出了很多方法：

①注热法：利用注入热水、蒸汽或者热盐水将水合物加热到平衡温度之上分解；

②降压法：将水合物藏的压力降低到平衡分解压力以下；

③化学剂法：注入化学药剂，比如甲醇或者乙二醇以改变水合物平衡生成条件。

基于上述方法，一般在进行实际开采之前还需要进行模拟，国内外在实验内研究热力法开采甲烷水合物的研究仅限于一维长岩心夹持器、二维垂直井模拟。然而，水合物开发与常规油气无异，同样是一个三维渗流场压力不断降落的过程。为了更加真实有效的了解掌握水合物的合成、分解以及开采过程中不同开发方式、不同开发井组条件下的储层物性、温度、压力、产量变化规律等影响试采的重要敏感参数，进行三维水合物开采实验模拟，特别是在三维尺度上研究水合物的分解行为，意义重大，为实际开采提供理论依据。而现有模拟装置中还存在以下的缺陷：

(1)现有的模拟装置不能够根据实际的地质资料来构建具体的地层结构，或者通过地层结构来模拟实际所处的环境，由于该过程难以进行有效的模拟，使得模拟的效果与实际结果不一致或者有明显的区别，导致模拟的结果并不能够直接用于指导实际的生产，只能作为理论指导的辅助依据；

(2)现有的模拟装置往往是一个封闭式的，其所模拟的条件就受限于模型本体，而且其所有的参数和模拟条件均不能够被结合起来形成动态平衡，不能够模拟水合物所处的动态环境，特别是在开采的过程中，其所处的环境是处于建立平衡和破坏平衡中循环过程中，因此不能够模拟动态的开采过程；

(3)在现有模拟装置中，模型主体和基座之间是一个固定的结构，但是这个固定的结构就限制了模型的适用范围，即对于一个模型来说，预先设定用来模拟什么类型的井网就只能够模拟该种类型，不能够超出这个范围，这显然是不科学的。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种天然气水合物开发模拟实验装置的控制系统，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种天然气水合物开发模拟实验装置的控制系统，包括主控制处理器、模拟不同井网开采模式的井网区别控制模块、向模型主体内部增压的高压平衡维持模块、监测模型主体内部压力的传感器组件，以及利用驱替冲压恢复天然气压力的二次采气实施模块，所述井网区别控制模块、高压平衡维持模块、二次采气实施模块和传感器组件均与主控制处理器连接；