[发明专利]含水合物地层受热沉降模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种含水合物地层受热沉降模拟实验装置，其特征在于，包括：

反应容器，配置有用于生成水合物和模拟地层沉降的反应腔，设有用于供用户观察所述反应腔内部情况的可视化窗口；所述反应容器包括：上端开口的容器体、可拆卸盖合在所述容器体上端的上盖；

加压组件，与所述反应容器连接，用于调节所述反应腔内部的压力；

温控组件，与所述反应容器连接，用于调节所述反应腔内部的温度；

围压组件，环绕所述反应容器的侧壁，用于调节所述反应腔内部的围压；

电加热管，竖直设在所述反应腔的底部并向上延伸插入所述水合物中；所述电加热管具有中空通道，侧壁设有与所述中空通道连通的网孔；

采集测量装置，与所述电加热管连通，用于收集和测量水合物受热分解的气液固量；

控制模块，与所述加压组件、温控组件和采集测量装置连接，用于控制所述加压组件和温控组件的开闭，和获取所述采集测量装置采集到的气液固量。

2.如权利要求1所述的含水合物地层受热沉降模拟实验装置，其特征在于，所述加压组件包括：气瓶、连通所述气瓶与所述反应容器的进气管路、设在所述进气管路上的调压装置；所述调压装置包括沿所述进气管路中气体的流动方向从上游到下游依次设置的增压泵、调压阀；

所述反应容器内设有与所述控制模块连接的压力传感器，所述控制模块基于所述压力传感器检测到所述反应容器内的压力控制所述调压装置操作。

3.如权利要求1所述的含水合物地层受热沉降模拟实验装置，其特征在于，所述温控组件包括：制冷机组、环绕在所述反应容器侧壁的水浴夹套、连接所述制冷机组和水浴夹套的循环管路、设在所述循环管路上的第一控制阀；

所述反应容器内设有与所述控制模块连接的温度传感器，所述控制模块基于所述温度传感器检测到所述反应容器内的温度控制所述制冷机组和/或第一控制阀操作。

4.如权利要求1所述的含水合物地层受热沉降模拟实验装置，其特征在于，所述围压组件包括：液压泵、驱动所述液压泵的电机、铺设在所述反应容器内的可变形胶套、连接所述液压泵和所述可变形胶套的液压管路、设在所述液压管路上的第二控制阀；

所述电机、第二控制阀与所述控制模块连接，所述控制模块控制所述电机、第二控制阀操作。

5.如权利要求1所述的含水合物地层受热沉降模拟实验装置，其特征在于，所述电加热管包括：设有所述网孔的筛管、缠绕在所述筛管外并与所述网孔错开的电阻丝；所述电阻丝通过导线与电源连接，所述导线上设有通断开关，所述电源、通断开关与所述控制模块连接。

6.如权利要求5所述的含水合物地层受热沉降模拟实验装置，其特征在于，所述电加热管的数量为多个，多个所述电加热管分别通过各自的导线与电源连接，每根导线上均设有所述通断开关；所述控制模块控制多个所述通断开关中的一个或若干个闭合，以使多个所述电加热管中的一个或若干个操作。

7.如权利要求1所述的含水合物地层受热沉降模拟实验装置，其特征在于，所述采集测量装置包括：气液固分离器、与所述气液固分离器的出口端连接的储罐；所述气液固分离器的进口端通过采集管路与所述电加热管的底部连通，所述采集管路上设有计量元件，所述计量元件与所述控制模块连接。

8.一种利用如权利要求1至7任意一项所述的含水合物地层受热沉降模拟实验装置的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：将所述上盖从所述容器体上端拆卸下来，将模拟砂土层均匀铺设在所述反应容器的底部，在所述电加热管的四周敷设含水砂层，再将所述上盖连接在所述容器体上端；

步骤S2：控制所述加压组件和温控组件操作，向所述反应容器内注入天然气，并调节所述反应容器内的压力和温度，进行水合物的生成；

步骤S3：通过所述可视化窗口观察到水合物生成完成后，打开所述上盖，在水合物上部敷设土层盖层，反复压实静止直至密实，静置预定时间；在静置时间内，保持所述反应容器内的压力和温度，以保证水合物稳定存在；

步骤S4：控制全部电加热管操作，调节所述电加热管的温度，模拟钻遇水合物过程中地层受热，实时收集含水合物地层受热产生的分解物，观察和记录地层沉降情况和沉降量；

步骤S5：在分解物量逐渐降低至无分解物产出后，打开所述上盖，重复上述步骤S1至S3，改变所述电加热管的加热数量，模拟不同加热范围条件下含水合物地层受热情况，实时收集水合物分解产生的气液固量，观察和记录地层沉降情况和沉降量。