[发明专利]一种水合物加热开采热效率测试实验装置

说明书

本发明公开一种水合物加热开采热效率测试实验装置，其包括用于对水合物形成过程进行模拟的四氢呋喃水合物成藏子系统、用于对四氢呋喃水合物进行开采同时对开采过程中温度进行监测的模拟生产井子系统、用于实时监测所述水合物成藏子系统合成的水合物层的温度变化的模拟监测井子系统、用于对水合物分解液进行收集和循环利用的产出物收集及再利用子系统，以及对其他子系统进行控制和数据分析的数据处理及控制子系统。可实现不同试采条件下能源利用率及热效率计算，并进行水合物生成原料的循环利用。本发明装置实验操作过程简单，安全性、环保性高，可重复进行实验，因而本发明可以广泛应用于水合物开采监测模拟领域。

技术领域

本发明涉及新能源开发实验领域，具体涉及一种水合物加热开采热效率测试实验装置。

背景技术

天然气水合物(Natural Gas Hydrate)又称“可燃冰”，是由水和天然气在特定高压低温环境下形成的冰态、结晶状、超分子、笼形化合物，主要分布在水深大于300m的海洋及陆地永久冻土带，其中海洋天然气水合物资源是全球性的。不同于常规油气开采，天然气水合物由于其特殊的性质对其开采具有很大的难度，目前仅有少数国家掌握这一技术。对于海域天然气水合物，通常一型和二型为主，其一般以固体的形式存在于泥质海底松散沉积层中，需要通过一定的手段改变其存在环境的温压条件，使其分解为水和天然气，然后采用天然气开采工艺将分解后的天然气收集、输送至地面。目前提出的天然气水合物开采方法主要包括加热法、降压法和化学法三类。加热法主要将热蒸汽、热水、热盐水等载热体从海面输送至海底，加热天然气水合物层使天然气水合物分解。化学法主要是向天然气水合物层注入盐水、甲醇、乙醇、乙二醇等化学物质，改变天然气水合物的相平衡条件。降压法通过降低水合物储层的压力，引起天然气水合物移动至相平衡不稳定区分解。

天然气水合物作为新兴能源，关于其开采研究的基础相对薄弱，需要开展广泛的室内试验研究。然而，天然气水合物生成需要低温、高压的苛刻条件，设备研制成本较高；且甲烷为易燃易爆气体，在进行室内研究时具有较高的危险性，这极大的增加了天然气水合物室内试验的难度。另一方面，由于水合物开采过程的隐蔽性和复杂性，为了解加热开采热效率利用，需要针对性建立适应水合物自身特点的监测系统，以判断开采效果。目前针对天然气水合物的现场试采通常采用监测井及生产井的双井筒监测，监测井和生产井之间有一定距离间隔，监测井通过对温度的测量分析水合物地层的变化，生产井通过压力温度监测，监控井筒内部状态。实现监测水合物开采过程中分解前端的判断，获得开采效率；分析采出水合物的液位高度，以指导开采作业实施；同时，还兼具地层稳定性判断等其它监测目的。

由于天然气水合物均赋存于环境苛刻的高寒地带和海洋深水区域，直接进行水合物试采监测现场实验难度较大，耗资巨大，而加热开采是水合物开采手段中最重要的方式之一，了解和提升加热开采效率对提升水合物开采水平具有重要意义。目前，已存在大量在室内进行水合物藏实验的装置，但缺乏水合物加热开采热效率测试的实验装置和全面的监测系统，这使得水合物加热开采的效能认识不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种水合物加热开采热效率测试实验装置，该装置可以模拟水合物成藏和开采及监测过程，并分析不同加热开采条件下的四氢呋喃水合物分解热利用率。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种水合物加热开采热效率测试实验装置，该实验装置包括四氢呋喃水合物成藏子系统、模拟生产井子系统、模拟监测井子系统、产出液收集及再利用子系统、数据处理及控制子系统；

所述的四氢呋喃水合物成藏子系统用于对水合物形成过程进行模拟；

所述模拟生产井子系统包括模拟生产井、生产井开采装置和生产井测量装置，用于对所述四氢呋喃水合物成藏子系统合成的四氢呋喃水合物进行开采，同时对开采过程中所述模拟生产井子系统井底的温度和轴向温度分布进行监测，并将监测结果发送到所述数据处理及控制子系统；