[发明专利]天然气水合物开采泄漏的地质通道模拟系统及方法

说明书

本发明提供一种天然气水合物开采泄漏的地质通道模拟系统，包括外部框架，设置在外部框架上的若干个耐压管道，每个耐压管道内均安设有流速调节装置和流速计量装置；流体形态监测装置安装在耐压管道上；控制采集终端与流速计量装置、流体形态监测装置电性连接；控制采集终端输出端与流速调节装置、流速计量装置、流体形态监测装置控制端电性连接。本发明还提供该地质通道模拟方法，通过设置的耐压管道及流体形态监测装置可以对管道中气液流体在通道中的运移行为进行直接观测；通过控制流速调节装置、流速计量装置、流体形态监测装置的动作，实现对天然气水合物开采泄漏的地质通道内不同泄露速率下含甲烷流体的迁移转化行为的模拟、观测和研究。

技术领域

本发明涉及海洋天然气水合物开发技术领域，更具体的，涉及一种天然气水合物开采泄漏的地质通道模拟系统及方法。

背景技术

天然气水合物由于储量大、分布广、能量密度高、燃烧后清洁无污染等优点而受到世界各国政府及研究者的青睐。世界各国尤其是发达国家及能源短缺国家高度重视天然气水合物的开采研究，如美国、日本、加拿大、德国、韩国、印度、中国等都制定了天然气水合物研究开发计划，美国和日本甚至提出2020年前后实现天然气水合物商业性开发的目标，中国也提出2030年实现商业开采天然气水合物的宏伟目标。近年来，天然气水合物主要发展国的研究重点放在推进海底天然气水合物的商业化开采，美国、日本、印度、马来西亚、韩国、中国等国家纷纷启动了天然气水合物钻探和试采计划，日本和中国先后成功的实施了海域天然气水合物试采。

虽然，海洋天然气水合物资源潜力巨大，但是开采又伴随着巨大的环境风险。由于海洋天然气水合物储层大多没有完整的圈闭构造和致密盖层，其不当开发可能会导致天然气水合物藏蕴含的甲烷等烃类气体会沿构造面、沉积物裂隙等区域向上迁移至海底附近诱发海底滑坡等地质灾害，进而进入底层海水环境发生甲烷氧化，可能造成海水酸化、海洋环境缺氧等环境问题。大规模分解泄漏的甲烷气体甚至会进入大气中，由于甲烷的温室气体效应强度是二氧化的20多倍，大规模的分解泄漏可能会加剧全球温室效应，因此世界各国对天然气水合物开采多持谨慎态度。

天然气水合物储层及上覆沉积层的裂隙、孔隙、构造面等渗漏通道是泄漏的甲烷进入海底的必须桥梁和先决条件。目前，关于海底渗漏甲烷的研究主要集中于海底原位观测调查，包括对海底泄漏甲烷气泡摄像、测量海水中甲烷浓度和通量等，然而这些观测手段仅能观测到甲烷渗出海底的情况，甲烷在海底以下的运移、转化模式和机理难于直接观测，目前仅限于理论推测和假设研究。另一方面，现有天然气水合物室内模拟手段多为封闭体系内天然气水合物的形成、分解涉及的相变、传热、传质、多相渗流等方面，关于天然气水合物分解后甲烷的泄漏情况鲜有涉及，亟需一种天然气水合物甲烷泄漏通道系统及实现方法弥补现有技术手段不能直接观测、研究天然气水合物分解泄漏的甲烷在渗出海底之前在上覆沉积物中的迁移、转化情况。

发明内容

本发明为克服现有的海底渗漏甲烷手段存在不能直接观测、研究天然气水合物分解泄漏的甲烷在渗出海底之前在上覆沉积物中的迁移、转化情况的技术缺陷，提供一种天然气水合物开采泄漏的地质通道模拟系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

天然气水合物开采泄漏的地质通道模拟系统，包括外部框架、若干个耐压管道、流速调节装置、流速计量装置、流体形态监测装置和控制采集终端；其中：

所述耐压管道设置在外部框架上；

所述的每个耐压管道内均安设有流速调节装置和流速计量装置；

所述流体形态监测装置安装在所述耐压管道外壁上；

所述控制采集终端输入端与所述流速计量装置、流体形态监测装置输出端电性连接；

所述控制采集终端输出端与所述流速调节装置、流速计量装置、流体形态监测装置控制端电性连接。