[发明专利]一种天然气水合物开采试验方法及试验装置

说明书

本发明提供一种天然气水合物开采试验方法及试验装置，方法包括：根据目标区域水合物储层的压力和环境温度，并基于甲烷水合物相平衡曲线设计不同降压梯度、不同降压速率至目标井底流压的开采方案；采用高压反应釜制备甲烷水合物并以梯级升温的方式从生成温度逐步升至开采温度，开采温度为上述环境温度；待高压反应釜温度平衡后，依次根据预先设计的降压梯度和降压速率控制PID电子控制器的降压步长和控制器的比例、积分和微分，将高压反应釜的开采井口处的压力以恒定降压速率和降压梯度降至目标井底流压，实现可控降压的天然气水合物开采；实时收集开采过程中产出的甲烷气与水，根据气液定量方法计算产液量及水气比提供一种优化的降压开采方案。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采技术领域，尤其涉及一种天然气水合物开采试验方法及试验装置。

背景技术

天然气水合物是一种固体结晶物质，主要由水分子和甲烷气体分子组成，通常位于低温高压环境的永久冻土层和靠近大陆架的海底。甲烷水合物因其巨大的资源量(3000万亿立方米)和高能量存储能力(170CH₄/H₂O)，以及燃烧时只释放H₂O和CO₂的特点，被认为是未来的主要清洁能源。目前，各国相继开展了甲烷水合物试采工程，开采方法包括降压法、注热法、注抑制剂法和CO₂置换法。其中，压降法被认为是甲烷水合物开采最有效的方法，相比于热激法，储层快速压降会比增加热能导致的水合物不稳定区域范围更广。同时，过去在加拿大Mallik、日本Nankai海槽和我国南海神狐海域的现场生产测试已经证明了水合物储层降压开采技术的可行性。

然而，在实现甲烷水合物长期且经济的生产方面仍存在重大的技术挑战，如产气率低、产水过多、出砂不可控等。这种不良的生产行为则直接与两个关键的工艺变量有关，即压降梯度及速率。它控制水合物的分解速率及多相流体在含水合物沉积物储层中的流动。当前，在大规模生产测试中很难精确控制井底压力，同时，实验室尺度的甲烷水合物降压开采方法及装置仅将井底流压基于单向阀控制在设定压力，井底流压波动较大的问题依然没有得到有效的解决。同时，已有的现场生产测试结果表明，并不是所有生产井的压降速率越快、压降程度越高，产气速率越快。目前仍缺乏降压梯度选择的标准及降压速率对产液特性影响的认识。大多数实验室尺寸研究只关注整体产液量的分析，而对各阶段的产液速率和采收率(即压降阶段和恒定井底流压阶段)了解较少。同时，当前实验室尺度模拟中通常是深且快速的降压，虽然有助于提高水合物分解速率和产气量，但由于水合物藏通常存在于高饱和水环境，当降压速率较大时，会出现大量产水和间歇性出砂现象，将导致井口堵塞，影响流动安全。

现有技术中缺乏一种可控降压天然气水合物开采及气液产出定量实验方法。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种天然气水合物开采试验方法及试验装置。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：