[实用新型]三维综合性储层水合物模拟分析系统

说明书

本新型提供一种三维综合性储层水合物模拟分析系统，包括：用于填充海底水合物储层泥质粉砂多孔介质的矩形模拟腔；用于测量多孔介质在不同模拟实验中数据的参数测量系统；调整矩形模拟腔在实验时环境温度的恒温系统；提供干净的实验环境的真空系统；向所述矩形模拟腔内注入气体的气体注入系统；向矩形模拟腔内注入指定液体的液体注入系统；对提出气液进行计量的出口计量系统；对实验过程进行数据采集、分析和结果输出的数据采集处理单元。本新型可研究水合物合成和分解过程中温度场的空间分布、饱和度场的空间分布、水合物分解前沿的推进速度、水合物的分解机理等，为水合物的开发方案设计提供理论依据。

技术领域

本实用新型涉及地质领域，特别涉及一种能够真实模拟海底水合物储层的三维可视模拟系统。

背景技术

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。

目前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。

目前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低的过程。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，需要一个多功能三维水合物开采实验模拟，以在三维尺度上全面研究水合物的产生和分解行为。而现在研制领域缺少一种能够全方位加工该套天然气水合物开发模拟实验装置，以对我国陆域冻土区钻探岩心在室内研究合成、分解天然气水合物机理，以及为掌握陆域水合物试采过程中在不同开发方式、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提供物理模拟方面的支撑。

发明内容

特别地，本实用新型提供一种能够真实模拟海底水合物储层的三维可视模拟系统。

具体地，本实用新型提供的三维综合性储层水合物模拟分析系统，包括：

矩形模拟腔，包括两端开口用于填充海底水合物储层泥质粉砂多孔介质的矩形腔体，分别放置在矩形腔体开口两端且封闭开口端的上盖板和下盖板，以及分别固定上盖板和下盖板的上压板和下压板；其中，上盖板的外径大于矩形腔体的内径且卡在矩形腔体侧边上的台阶凹槽中，下盖板的外径等于矩形腔体的内径且位于矩形腔体内，上压板将上盖板限制在当前位置，下压板在固定过程中对下盖板施加挤压内部多孔介质的挤压力；在下压板和下盖板上均匀分布有多个对应的测量孔，在矩形腔体的两个相对侧边设置有连接外部系统的输入孔和排出实验过程中物质的输出孔；

参数测量系统，包括安装在各所述测量孔中以同时测量多孔介质在不同模拟实验中数据的测量组件，包括同时安装在一个测量孔中或分散安装在不同测量孔中测量压力的囊式测压器、测量温度的温度传感器和测量电阻的电极；

恒温系统，通过套在所述矩形模拟腔外的恒温箱来调整所述矩形模拟腔在实验时的环境温度；

真空系统，通过真空泵对所述矩形模拟腔进行抽真空，以提供干净的实验环境；

气体注入系统，通过气体压缩机向所述矩形模拟腔内注入气体以合成水合物或测量水合物储层在不同开采状态时的气体渗透率；