[发明专利]天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置及方法

说明书

本发明公开了一种天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置及方法，所述装置包括反应釜、水平井管和竖直井管，所述反应釜包括上釜盖、下釜盖和釜体，上釜盖、下釜盖密封闭合在釜体的两端以形成密闭内腔，其特征在于，还包括旁侧竖直井集成和温压电阻集成，旁侧竖直井集成和温压电阻集成从上釜盖到下釜盖贯穿所述反应釜设置，所述方法使用如上任一所述的天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置，根据压力测管和温度测管和电阻率测柱的传感器的立体点阵数据，利用数据处理软件生成变化云图，实时观测反应釜内的温度场，压力场和电阻率场，进而模拟反应釜中的水合物分布场、压力场及温度场，本发明实时原位的表征水合物开采过程中的传热传质及水合物相变等过程。

技术领域

本发明涉及实验系统中物性表征技术领域，具体涉及一种天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置及方法。

背景技术

随着科学研究的不断深入，科学研究已经由单一化向跨学科化和集成化发展。天然气水合物模拟试验装置的设计要求也由原来的单一功能需求演变成了集成化系统化的设计要求。根据调研发现，现在的天然气水合物模拟试验装置，除了模拟水合物的物相态关系以外，还可以模拟水合物的沉积地层，测试在有无水合物生成时地层的各项物理化学属性，研究水合物的地层参数特性等。

目前大尺度实验系统中的物性表征仅有温度表征或者单一参数表征，不足以充分研究模拟天然气水合物大尺度反应釜内的温度压力和水合物场状态和实时原位的表征水合物开采过程中的传热传质及水合物相变等过程。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置及方法，其能充分研究模拟天然气水合物大尺度反应釜内的温度压力和水合物场状态和实时原位的表征水合物开采过程中的传热传质及水合物相变等过程。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置，包括反应釜、水平井管和竖直井管，所述反应釜包括上釜盖、下釜盖和釜体，上釜盖、下釜盖密封闭合在釜体的两端以形成密闭内腔，所述内腔填充有多孔介质和液体，多孔介质和液体用于模拟水合物储层的地质分层结构，还包括旁侧竖直井集成和温压电阻集成，旁侧竖直井集成和温压电阻集成从上釜盖到下釜盖贯穿所述反应釜设置，

所述旁侧竖直井集成和所述温压电阻集成均包括安装管、集成密封头、压帽、电阻率测柱、压力测管和温度测管，所述安装管与所述上釜盖相连，所述集成密封头密封插接在所述安装管的顶端并被所述压帽固定，所述电阻率测柱、所述压力测管和所述温度测管相互平行穿过所述集成密封头并沿所述安装管的轴向延伸，压力测管和温度测管的底端分别对应套设有压力探头和温度探头，所述旁侧竖直井集成还设有所述竖直井管，所述竖直井管与电阻率测柱、压力测管和温度测管平行设置且底部设有井管防砂筛网，所述水平井管以与所述竖直井管垂直方向插入所述反应釜，旁侧竖直井集成和温压电阻集成用于采集温度、压强和电阻率以表征反应釜内的水合物储层的地质分层结构。

如上所述的天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置，进一步地，所述旁侧竖直井集成内设有电阻率测柱架，所述电阻率测柱架的上端固定在所述集成密封头上且所述电阻率测柱架上设有若干沿其轴向布置的电阻率测柱架卡口，所述电阻率测柱架卡口固定所述电阻率测柱。

如上所述的天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置，进一步地，所述旁侧竖直井集成和所述温压电阻集成的矩阵阵列为9x9矩阵，矩阵阵列中布置有三排所述旁侧竖直井集成且每排等距布置有三所述旁侧竖直井集成，每两所述旁侧竖直井集成之间等距布置有两所述温压电阻集成。

如上所述的天然气水合物大尺度实验系统中物性表征装置，进一步地，所述旁侧竖直井集成和所述温压电阻集成内均设有五所述电阻率测柱、五所述压力测管和五所述温度测管；矩阵阵列为以反应釜的轴线为中心的900mm×900mm矩形平面，两相邻的集成相距150mm。