[发明专利]海洋天然气水合物成藏-开发模拟实验系统及方法

权利要求书

1.海洋天然气水合物成藏-开发模拟实验系统，由流体注入部分、水合物合成/分解部分和采出流体计量部分组成，其特征在于，所述流体注入部分包括高压驱替泵、天然气瓶、中间容器和海水储罐，所述天然气瓶、中间容器分别通过高压驱替泵连接高压反应釜顶部，海水储罐通过高压驱替泵与高压反应釜的顶部、侧部和底部通过管线连接；所述水合物合成/分解部分包括高低温试验箱、高压反应釜、模拟直井管线、模拟水平井管线、温度传感器、压力传感器、计算机，高压反应釜位于高低温试验箱中，釜体内充填有固体沉积物，在釜体端盖和壁面均布置有流体注入和采出的接口，分别连接模拟直井管线和模拟水平井管线，模拟直井管线垂直位于釜体中间，模拟水平井管线不对称分布于釜体中不同深度的地方；釜体顶部和底部分别布置压力传感器，釜体内部不同位置分别布置温度传感器，压力传感器、温度传感器通过引出导线与计算机相连；所述采出流体计量部分包括回压阀、气液分离器、量筒、气量计；所述模拟直井管线和模拟水平井管线均分别通过阀门连接回压阀、气液分离器、量筒、气量计；

所述模拟直井管线和模拟水平井管线，在天然气水合物合成过程一起作为进气通道，促使天然气水合物在釜体的固体沉积物中快速、均匀合成，在水合物分解过程分别模拟不同井型、井位对水合物分解的影响，同时可作为注入剂促进水合物分解的通道；

应用所述海洋天然气水合物成藏-开发模拟实验系统进行直井降压法模拟开采海洋天然气水合物，采用以下步骤：

（1）选定模拟直井管线，设定模拟直井管线所连回压阀工作压力为实验温度下天然气在海水中生成水合物相平衡压力，打开高压反应釜与回压阀之间的阀门，排出高压反应釜中游离气；

（2）再次设定回压阀工作压力为天然气水合物开发压力，让沉积物中天然气水合物分解；

（3）考虑顶部、侧部或底部海水入侵，打开海水储罐与高压反应釜顶部、侧部或底部连接的阀门，让高压驱替泵给高压反应釜内持续提供高压注入水；

（4）通过海水注入管线上的流量计计量海水入侵速度，通过采出端气量计计算天然气水合物的分解速率，通过采出端气-液分离器计量产水速度和产水特征；

（5）监测不同位置温度传感器的温度变化情况，判断不同位置天然气水合物分解的时间、快慢以及是否是水侵通道；

应用所述海洋天然气水合物成藏-开发模拟实验系统进行模拟注剂开采海洋天然气水合物，采用以下步骤：

（1）在模拟直井管线或模拟水平井管线中，选择一根或多根作为注剂井；在模拟直井管线或模拟水平井管线中，选择与注剂井不同的一根或多根作为水合物开发井；

（2）设定开发井所连回压阀工作压力为实验温度下天然气在海水中生成水合物相平衡压力以上0.2-0.5 MPa，排出绝大部分游离气；

（3）从注剂井注入促水合物分解流体，促进水合物分解；

（4）考虑顶部、侧部或底部海水入侵，打开海水储罐与高压反应釜顶部、侧部或底部连接的阀门；

（5）通过海水注入管线上的流量计计量海水入侵速度，通过采出端气量计算采出天然气速率；

（6）监测不同位置温度传感器的温度变化情况，判断注入促水合物分解剂波及的区域以及不同位置天然气水合物分解的时间、快慢以及是否是水侵通道。

2.如权利要求1所述的海洋天然气水合物成藏-开发模拟实验系统，其特征在于，所述模拟直井管线上分布有小孔，模拟水平井管线水平段上也分布有小孔，小孔作为流体注入和采出的通道。

3.如权利要求1所述的海洋天然气水合物成藏-开发模拟实验系统，其特征在于，所述模拟直井管线和模拟水平井管线外侧包裹一层防砂网。

4.利用权利要求1、2或3所述的实验系统，进行海洋天然气水合物藏合成模拟，采用以下步骤：

往海水储罐中注满海水；

往高压反应釜中填入固体沉积颗粒，往沉积物中加入海水直至海水饱和沉积物之间空隙；

打开气源，通过高压驱替泵给高压反应釜内提供高压天然气，开启高低温控制箱，设定实验温度，当高压反应釜中温度降低到一定程度时，天然气和海水开始结合生成水合物，沉积层中压力会降低，模拟直井、水平井管线持续给储层不同部位提供高压天然气，保证天然气水合物快速、均匀生成；

高压驱替泵停止输气至少维持5h，高压反应釜中天然气水合物合成结束。