[发明专利]天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置

说明书

本发明公开了一种天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置，包括恒速恒压柱塞泵、活塞加压储砂液容器、气体稳压装置、防砂试验反应釜、固液分离装置、称量装置和数据采集模块；活塞加压储砂液容器容纳混砂液，在活塞加压储砂液容器的底端侧壁开设有混砂液的输出口；气体稳压装置和混砂液的输出口与反应釜的注入口连通，出砂管的出口端对应有固液分离装置。结构简单、其结构设计与实际开采完井结构一致，可模拟不同完井方式与防砂参数下的防砂效果，满足实现模拟动态压差作用下，水平井三维径向流条件下防砂工艺的缓慢出砂过程，以此来研究防砂工艺及防砂管材的渗透性、阻砂能力等防砂效果情况及出砂量参数，加工成本低且试验周期短。

技术领域

本发明涉及一种低渗透储层海域天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置。

背景技术

天然气水合物，一种由甲烷等气体和水分子在高压低温条件下形成的类冰状固体，作为新世纪最理想的潜在替代能源正日益引起世界各国高度重视。天然气水合物赋存于极地多年冻土带以及水深500米或更深的海底以下数百米的沉积层中，其在低温和高压环境中呈稳定状态。目前国内外基于天然气水合物的合成、分解及开采工艺方法进行了较多研究，大部分的实验研究还处于天然气水合物相平衡和动力学的基础理论领域。近年来，国外实施了多次水合物试采工程，几乎每一次天然气水合物试采都因为出砂严重而被迫终止，因此，水合物储层的出砂问题已成为制约天然气水合物有效安全开发的关键因素。

目前，油气井领域针对颗粒粒径40um以上中、粗砂储层使用的防砂方式与开展的防砂试验装置研究较多，主要为液、固或气、固两相流状态，但每种防砂试验装置都有各自的特点及其适应性，对于天然气水合物开采储层岩性为胶结强度较差的泥质粉细砂地层以及水平井开采过程中涉及高压条件下气、液、固三相流耦合而言,尚无任何防砂工艺试验装置可供借鉴。动态压差作用下天然气水合物水平井开采过程的出砂量与产能不仅与防砂方式、挡砂精度密切相关，还与砂粒粒径、泥质含量、泥质中粘土矿物组份以及流体粘度、流速、生产压差、压差的变化梯度等一系列因素相关，因此是非常复杂的一个相互关联影响过程。因此只有结合具体储层或开采站位的实际条件，才能准确、真实地评价出适合该开采井或站位储层的防砂工艺效果，从而确定防砂介质的规格及参数。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题提供一种能够真实、准确、可靠地进行模拟的天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置。

为达成上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置，包括恒速恒压柱塞泵、活塞加压储砂液容器、气体稳压装置、防砂试验反应釜、固液分离装置和数据采集模块；

所述活塞加压储砂液容器为上端开口、下端封闭的筒体结构，在其开口处盖设有盖体，该活塞的杆部经盖体的穿孔伸出，该活塞的头部匹配地位于储砂液容器的内腔中，在活塞头部下方的活塞加压储砂液容器中装有混砂液，在该盖体上还开设加压孔，该加压孔与恒速恒压柱塞泵连接，通过加压孔泵入的液体驱动活塞沿着内腔向下移动给混砂液传递压力；在该内腔的底部安装有搅拌叶片，该搅拌叶片的转轴经活塞加压储砂液容器的底板孔伸出并与电磁搅拌电机连接；在活塞加压储砂液容器的底端侧壁开设有混砂液的输出口；