[发明专利]一种综合性水合物模拟系统及其实验方法

摘要

本发明公开一种综合性水合物模拟系统及其实验方法，该模拟系统一般包括放置样品的负压样品腔，及连接负压样品腔的环压系统，参数测量系统，恒温系统，真空系统，气体注入系统，液体注入系统，注热系统，钻井液循环系统，回压系统，数据采集处理单元。本发明的模拟系统在能够全方位模拟天然气水合物开发，可用于我国海域天然气水合物的室内研究合成、分解天然气水合物机理，以及为掌握海域水合物试采过程中在不同开发方式、不同开发井组条件下的储层物性、温度、压力、产量变化规律等影响试采的重要敏感参数提供物理模拟方面的支撑。

主权项

1.一种综合性水合物模拟系统，其特征在于，包括：负压样品腔，为水平摆放的金属空心管体，内部设置有与空心管体之间形成环压空间的橡胶层，用于填充海底水合物储层泥质粉砂多孔介质，一端通过带有连通管路的密封结构密封，另一端连接对多孔介质施加轴向压力的轴压加载活塞，管体上沿轴向间隔设置有安装孔和蓝宝石可视窗，在安装孔所处的圆周上均匀设置有多个安装孔；环压系统，通过防冻液施压对负压样品腔内环压空间加围压，以对内部的多孔介质模拟地层压力状态；参数测量系统，安装在所述负压样品腔的各安装孔中以同时测量多孔介质在不同模拟过程中的数据，每个安装孔分别安装有测量压力的囊式测压器、测量温度的温度传感器和测量电阻的电极；恒温系统，通过套在负压样品腔外的恒温箱来保持负压样品腔在实验时的环境温度；真空系统，通过真空泵对负压样品腔进行抽真空，以提供干净的实验环境；气体注入系统，通过气体压缩机向负压样品腔内注入气体以合成冷却的水合物或测量水合物储层在不同开采状态时的气体渗透率；液体注入系统，通过恒速恒压泵向负压样品腔内注入指定的冷却液体，用于当前多孔介质合成水合物或分析当前多孔介质的液体渗透率；注热系统，用于向负压样品腔注入热质以模拟注热开采多孔介质中水合物的过程，便于分析水合物的分解及运移状态；钻井液循环系统，通过储液装置输出钻井液在负压样品腔管口实现环空循环流动，用于模拟分析钻井液对水合物储层导电特征的影响及污染；回压系统，用于控制负压样品腔内的气体压力和对水合物分解产出的流体进行气液分离，并对产气产水量进行测量；数据采集处理单元，包括带有数据处理软件的控制系统，在控制实验过程的同时对不同的实验过程实现数据采集、分析和结果输出；所述液体注入系统的恒速恒压泵为双缸恒速恒压泵，所述双缸恒速恒压泵通过两个缸实现单缸独立作业、双缸分别独立作业和双缸联动作业，以蒸馏水或煤油作为驱动介质输出，在输出的过程中实现对驱动介质的恒压、恒流和跟踪PLC控制；所述液体注入系统还包括安装在所述双缸恒速恒压泵和负压样品腔之间的压力调节活塞，所述压力调节活塞包括两端开口的空心容器，在所述空心容器的两端通过外螺纹分别拧有上盖和下盖，且在所述空心容器的两端口的内部分别安装有密封堵头，在所述密封堵头远离所述空心容器的一面设置有向外凸出的连接台，在所述上盖和所述下盖上设置有供所述连接台穿过的通孔，在所述连接台上设置有轴向贯穿孔；在空心容器的内部安装有可沿轴向移动并将空心容器内部隔离成两个独立空腔的隔板；其中一个空腔与所述双缸恒速恒压泵连通，另一个空腔与所述负压样品腔连通，与所述负压样品腔连通的空腔内注满满足水合物生成的溶液，其在另一个空腔内蒸馏水或煤油的推动下注入所述负压样品腔内。