[发明专利]射流法原位开采天然气水合物的加压试验装置与方法

说明书

射流法原位开采天然气水合物的加压试验装置与方法，涉及海洋天然气水合物开发领域，装置包括注入系统、射流破碎系统、环压系统、轴压系统、回压系统、真空系统、模拟系统、采集处理系统及计量系统，通过控制管路上的管阀件，各个系统都可以独立运行；装置的围压加载独立于轴压加载，相互之间无干扰；同时，通过摄像机能够实时观测含天然气水合物沉积物的射流破碎过程，本发明的装置及方法可以模拟海底原位含天然气水合物地层的真实围压、轴压条件和淹没环境，提供真实可靠的数据，为海洋天然气水合物的开采提供理论支撑。

技术领域

本发明涉及海洋天然气水合物开发领域，特别涉及一种射流法原位开采天然气水合物的加压试验装置与方法。

背景技术

天然气水合物(Natural Gas Hydrates，简称NGH)是在一定条件下由轻烃、二氧化碳及硫化氢等小分子气体与水相互作用形成的白色固态结晶物质，具有能量密度大、一定的形成条件、储量大和分布广四个主要特点。全球的天然气水合物中含的有机碳总量相当于已探明的常规化石有机碳储量的2倍。由于天然气水合物的资源潜力巨大，近几十年在世界范围内兴起了天然气水合物勘查、试采、开发的研究热潮，美国、日本、加拿大、印度与韩国等国已经制定了针对天然气水合物的长期研究计划，如何安全高效以及环保地开采天然气水合物资源已经成为世界各国关注的前沿与焦点。

目前常规的天然气开采方法有热激发法、降压法、注化学试剂法与CO₂置换法；而与常规油气储层相比，海洋天然气水合物储层具有埋深浅、非成岩与低渗透的特点；因此，若单纯地采用这四种开采方法对海洋天然气水合物进行开发，具有较大的局限性：降压法可能引起天然气水合物的二次生成或者冰的生成，堵塞渗透路径，于长期开采不利；热激法具有热利用效率较低的问题，且只能进行小范围加热；化学试剂法的缺点是化学试剂昂贵，对天然气水合物层的作用缓慢，存在环境污染问题；CO₂置换法开采周期长，要求天然气水合物储层具有较高的渗透性。

水射流冲蚀破碎海底天然气水合物储层是海洋天然气水合物开采新方法，水射流法利用天然气水合物储层力学强度低于深海油气储层、赋存深度较浅的特点，采用射流破碎方式不需要巨大的能量输入就可产生破碎，从而得到天然气水合物颗粒；除此之外，水射流法不需通过压力或温度传递使储层中的天然气水合物分解，对储层的传热、传压通道没有要求，因此渗透性要求低；同时水射流法不受天然气水合物分解导致温压条件变化，从而生成二次天然气水合物阻碍反应进行的影响；该方法相比于其他方法有更广泛的适用范围，是被认为有较好前景的开采方法；因此，对射流破碎天然气水合物原理与规律的研究意义重大。

海底含天然气水合物沉积物赋存于高压环境，在开展水射流法破碎天然气水合物实验时，为模拟原位海底环境，保证含天然气水合物沉积物的围压与轴压加载至关重要；若无法满足射流破碎实验时含天然气水合物沉积物的实际高压赋存条件，将导致所研究的射流破碎含天然气水合物沉积物原理与规律的不准确。

发明内容

本发明的一个目的是提供了一种射流法原位开采天然气水合物的加压试验装置，该装置中包括的各个系统上都分布有管阀件，每个系统都可以独立运行，安全性高。

本发明的另一目的是提供一种射流法原位开采天然气水合物的加压试验方法。

本发明提供的射流法原位开采天然气水合物的加压试验装置，其特征在于，该装置包括：注入系统、射流破碎系统、环压系统、轴压系统、回压系统、真空系统、模拟系统、采集处理系统及计量系统；