[发明专利]天然气水合物渗透率模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验装置，尤其涉及一种天然气水合物渗透率模拟实验装置。

背景技术

渗透率是反映多孔介质渗流能力的参数，是影响天然气水合物分解后生产速度的重要因素。天然气水合物渗流是一个多相多组分非等温的物理化学渗流过程，这个过程包含了相变、储层介质物理性质的变化等复杂因素。水合物储层的渗流特征直接影响天然气和水在沉积物中的运移、聚集能力，从而控制水合物的形成。而水合物藏开采过程中，水合物分解产生的气体和水在多孔介质中的渗流则可能影响到开采的可行性与天然气的采收率。目前对天然气水合物储层渗流特征的研究还处于沿用油、气渗流理论解释的阶段，天然气水合物的渗流机理还不是十分清楚。

关于渗透率的测量主要出现在石油天然气以及煤炭行业。有关含水合物沉积层的渗透率实测数据十分稀少，这与水合物的稳定条件有关，由于水合物的稳定存在需要低温和高压，因此常规的渗透率测量仪器不是很适合，需要设计专门的实验装置。日本先进科技研究所的H Minagawa等设计制作了一套装置，进行了四种不同砂质沉积物中水合物渗透率的实验研究。但该装置不能实时测量水合物的饱和度，只通过在砂粒中混入不同量的水来控制水合物的生成总量，从而估算水合物的饱和度。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种天然气水合物渗透率模拟实验装置，其结构简单，实验效果好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括反应驱替容器、饱和水容器，反应驱替容器的一端通过背压阀与饱和水容器连通，反应驱替容器的另一端通过换热器、平流泵与饱和水容器连通；饱和水容器连接高压供气装置。

本项发明用于实验室内研究沉积物中天然气水合物饱和度与渗透率的关系，一方面可揭示水合物藏的渗流机理，另一方面也为水合物的勘探开发提供基础参数。装置中的反应驱替容器可以实现天然气水合物的生成和渗透率测量两大功能，同时将时域反射技术和差压测量技术有机结合在一起，在同一系统中测量沉积物中天然气水合物饱和度与渗透率，得出可靠、准确的实验数据。探测系统由差压探测技术与TDR技术组成，可同时进行差压探测和时域反射(TDR)探测。

该套实验装置的特点是反应驱替容器的设计，反应驱替容器可以完成水合物的生成以及驱替实验两大功能，即水合物生成后可以立即进行驱替实验，测定该种状态下的渗透率。在容器内壁与实验样品之间装有导热橡胶套，目的是阻断实验样品与容器内壁间可能的流体通道，以确保驱替液体从实验样品的内部通过。

反应驱替容器上设有时域反射探针和压力传感器，反应驱替容器内设置实验样品，实验样品的左右两端设有压紧过滤装置，确保在驱替实验过程中不会将岩心中的沉积物颗粒带出来。反应驱替容器的外侧设有冷却水夹套。容器内部安装有两根特殊的平行金属时域反射探针，进行岩心中天然气水合物饱和度的测定；时域反射探针采用中空的不锈钢管制成，在内部安装有Pt100热电阻，用于探测岩心中不同位置的温度。

饱和水容器底部设有磁力搅拌器，通过磁力搅拌器的带动，可使甲烷气预先在高压下溶解并达到饱和，通过平流泵将含饱和甲烷气的溶液注入反应驱替容器中，可加速水合物的生成，大大缩短实验周期。

通过本装置系统对天然气水合物渗透率的实验和测定，可以有效地模拟天然气水合物的渗透率参数，为天然气水合物的开采提供依据。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本装置做详细描述：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本装置包括反应驱替容器1、饱和水容器2，反应驱替容器1的一端通过背压阀3与饱和水容器2连通，反应驱替容器1的另一端通过换热器4、平流泵5与饱和水容器2连通；饱和水容器2连接高压供气装置6。

反应驱替容器1上设有时域反射探针7和压力传感器8，反应驱替容器1内设置实验样品9，实验样品9的左右两端设有压紧过滤装置10。反应驱替容器1的外侧设有冷却水夹套11。饱和水容器2底部设有磁力搅拌器12。

反应驱替容器1的最高工作压力为30MPa，工作温度范围为-30-30℃。反应驱替容器1内先装入导热橡胶套，再装入实验用的实验样品9。时域反射探针7采用中空的不锈钢管制成，便于在内部安装Pt100热电阻，时域反射探针7通过两个高压密封及绝缘的接头连接至容器外部，并通过电缆与采集仪器连接。