[发明专利]天然气水合物一维开采模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验设备，尤其涉及一种天然气水合物一维开采模拟实验装置。

背景技术

天然气水合物是指天然气与水在一定温度和压力下生成的一种笼状晶体物质，其遇火即可燃烧，俗称“可燃冰”，早期天然气水合物的研究主要是为了解决油、气生产和运输过程中管道、设备的堵塞问题，主要是抑制水合物的生成。随着人们对水合物研究的不断深入，水合物的特性及对环境的影响越来越为人类认识，更重要的是其作为一种有效的替代能源的价值也益显突出。

天然气水合物可以以多种方式存在于自然界中，基于天然气水合物的特点，它与常规传统型能源的开发不同。表现在水合物在洋底埋藏是固体，在开采过程中分子构造发生变化，从固体变为气体。也就是说，水合物在开采过程中发生相变。目前大多数有关天然气水合物的开发思路基本上都是首先考虑如何将蕴藏在沉积物中的天然气水合物进行分解，然后再将天然气采至地面。一般来说，人为地打破天然气水合物稳定存在的温度压力条件，造成其分解，是目前开发天然气水合物中甲烷资源量的主要方法。现有的开采方法大体上可分为以下三类：

(一)热力开采法，此方法主要是将蒸汽、热水、热盐水或其它热流体从地面泵入天然气水合物储层，或采用火驱法、电极原位加热等诸多方法促使储层温度上升而达到水合物分解得目的；

(二)化学剂开采法，此方法主要是利用某些化学剂，诸如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等来改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度，以达到分解的目的；

(三)降压开采法，通过降低压力而引起天然气水合物稳定的相平衡曲线的移动，从而促使天然气水合物分解，开采水合物层之下的游离气是降低储层压力的一种有效方法。

降压开采法与热力开采法、化学剂开采法相结合的开采，可能成为今后大规模开采天然气水合物的有效方法之一，目前，研究出天然气水合物有效、快速、经济的开采方法，为大规模开采天然气水合物提供实验基础和依据，是缓解与日俱增的能源压力的有效途径。

由于各地的地质条件和天然气水合物的成分不同，形成机制各异，所以通过模拟实验进行研究，直接指导勘查开发，但现有的实验设备相对比较简单，难以满足目前海洋天然气水合物的研究需要，同时完全为海洋天然气水合物勘探开发服务的专业模拟实验室还是不多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气水合物一维开采模拟实验装置，该模拟实验装置可以综合研究各种开采机理、开采动态、并对各种开采方式进行优化和综合评价。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种天然气水合物一维开采模拟实验装置，模拟实验管置于温控箱内，模拟实验管内为密封的模拟腔，该模拟实验管的前端通过控制阀与天然气供给单元、工作液供给单元连接相通，后端通过控制阀与后处理单元连接相通，模拟实验管、天然气供给单元、工作液供给单元、后处理单元内均设有感应元件，各感应元件均与数据处理单元电连接。

本发明中，工作液供给单元用于向模拟实验管内输入水，天然气供给单元用于向模拟实验管内输入天然气，并可控制输入的工作液、天然气的压力，温控箱用于控制模拟实验管内的温度，后处理单元将模拟开采之后的天然气、水等向外输出，各感应元件感应向模拟实验管内输入的天然气量、输入的水量、模拟开采输出的天然气量、开采之后产生的水量，以及感应模拟实验管内的温度及压力，并由数据处理单元进行处理分析，可根据各感应元件的输入信号输出时间-压力曲线、时间-温度曲线、压力-开采量曲线等等，以对各数据进行综合评价，为实际的开采提供指导；

本发明的进一步改进是：

所述模拟实验管为透明管。透明管可方便实验者观察模拟实验管内的水合物的状态，也可以加设摄像头，将摄像头所拍摄的情况输入电脑或用于实验者远距离观察。

所述模拟实验管为圆筒状，在该圆筒状模拟实验管上沿轴向方向设置有至少两个温度传感器、压力计量器，所述感应元件包括该温度传感器、压力计量器。纵向设置的至少两个温度传感器、压力计量器可测量模拟实验管内纵向的的温度、压力等参数。其中，所述压力计量器为压力传感器、差压传感器。

所述模拟实验管轴向设置有至少两个取压测温装置，所述至少两个温度传感器、压力计量器分别设于各取压测温装置上。安装时，将至少两个取压测温装置装于模拟实验管上，其上的压力传感器、温度传感器用于测量模拟实验管内的温度、压力值。