[发明专利]一种测量水合物储层沉降变形场的装置及方法

权利要求书

1.一种测量水合物储层沉降变形场的方法，其特征在于包括：

(1)光纤准备

光纤应变标定：在天然气水合物模拟实验所需的恒定温度条件下，采用分布式光纤标定系统，通过逐级加载/卸荷，获得光纤轴向应变-布里渊频域漂移量之间的关系曲线；

光纤预拉伸与塑料片安装：拉伸应变根据光纤校准的应变系数和预估计的沉积物压缩量确定；然后将塑料片间隔安装在BOTDA光缆上；

(2)试样安装：依次安装下伏地层压力模拟加载活塞、分流板、模拟开采井、BOTDA光缆、沉积物、上覆地层压力模拟加载活塞，其中光缆在反应釜内部布局、成二维或三维网格；

(3)上覆地层压力/下伏地层压力模拟：控制轴向加载流体输送泵，分别按照设定的上覆地层压力至或下伏地层压力值，向上覆地层压力模拟加载活塞上部和/或下伏地层应力模拟加载活塞下部注入加载流体，压力达到预设值以后维持恒压模式；

(4)制备含水合物模拟储层样品

(5)开采模拟：控制背压阀和气液分离器，降压分解天然气水合物；

(6)沉降变形监测：在步骤(3)、(4)、(5)全程开启BOTDA光纳仪，监测和采集在上覆/下伏地层应力加载、水合物合成、水合物分解过程中的受激布里渊散射光功率或频移变化量信息，通过控制上覆地层压力/下伏地层压力水平验证地层压力水平对水合物成藏、开采过程中的地层沉降变形场的影响；

(7)获取位于上覆地层压力模拟加载活塞上部的位移传感器和位于下伏地层模拟加载活塞下部的位移传感器在步骤(6)过程中的读数，将位移传感器数据与光缆监测数据进行横向对比，相互验证，精确测量整个水合物储层中的变形场；

(8)改变步骤(7)中的上覆地层压力或下伏地层压力值，重复步骤(3)-(7)，验证不同的上覆、下伏地层应力条件对水合物成藏、开采过程中的变形场的影响。

2.根据权利要求1所述的测量水合物储层沉降变形场的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，沉积物安装过程中分层填装，保证每一层与光缆上的塑料片是平行，塑料片垂直于光缆走向安装。

3.根据权利要求1所述的测量水合物储层沉降变形场的方法，其特征在于，所述步骤(2)中BOTDA光缆在反应釜内部按照径向半圆、轴向等距方式布局，即光缆从反应釜中部穿入沉积物内部后，首先向上绕模拟开采井缠绕1/2圈，形成径向第一量测段，然后从距离光缆入口最远端平行于模拟开采井筒向下，形成第一纵向量测段；在沉积物下部转折后，以平行于第一纵向量测段向上穿越储层，形成第二纵向量测段；在径向第一量测段所处平面内缠绕1/2圈形成径向第二量测段，如此往复，将模拟开采井与径向第一量测段之间划分为等间距的N个径向半圆形量测段；将模拟开采井与第一纵向量测段之间划分为等间距的N个轴向沉降量测段，最后从沉积物下部返回光缆出口，其中N为3-10内的自然数。

4.根据权利要求1所述的测量水合物储层沉降变形场的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：打开反应釜上端盖的孔隙流体出口，从反应釜底面孔隙流体注入孔注入液体，沉积物水饱和后流体从孔隙流体出口流出，停止注水；调整高精度气体压力体积控制器和高压甲烷气瓶，缓慢注气排水；孔隙流体出口产气不产水时，关闭出口阀门，继续注气至设定压力；开启水浴循环降温至预设温度生成水合物，当沉积物内部压力不再降低时，认为水合物生成结束。