[实用新型]一种天然气水合物与钻井液相互作用模拟试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种天然气水合物与钻井液相互作用模拟试验装置，属于深水油气资源开发和天然气水合物钻探开发领域。 

背景技术

天然气水合物是在一定的温度和压力条件下由天然气和水生成的一种笼型结晶化合物。在常压下，1m³的天然气水合物可以释放出164m³的天然气。全球天然气水合物的总能量相当于石油、天然气和煤的2～3倍，是一种具有很大潜力的替代能源。而且，天然气水合物燃烧后只生成水和二氧化碳，因此也是一种绿色清洁能源。20世纪60年代以后，由于海上地球物理勘探技术和海洋科学钻探的迅速发展，在全球范围内发现了大量的天然气水合物赋存区域，引起了世界许多国家的普遍关注。在我国管辖海域，尤其是东沙群岛南部，西沙海槽北部，西沙群岛南部和东海陆坡海域可能存在天然气水合物矿藏。 

天然气水合物广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境，对水合物地层勘探和开发的时候，安全可靠地钻井技术是保证能够顺利进展的关键。当钻井时，钻井液与水合物地层直接接触，会导致水合物分解使水合物地层本身的胶结作用减弱、强度降低，出现井壁坍塌现象，分解产生的水也会导致井壁含水量增大，颗粒间的胶结作用减弱，进一步导致井壁不稳定，同时分解产生的气体进入钻井液，使得钻井液的密度降低，泥浆柱的静水压力降低，极易引发井涌甚至井喷，同时压力降低又会促进水合物分解，形成了一个恶性循环。同时甲烷气体也会在海底钻井液管路或者防喷器中重新聚集形成水合物，导致钻井事故发生。 

因此在水合物地层钻探的时候，要优选钻井液体系、对井筒的温度和压力进行合理控制，以保证水合物不会大量分解，避免意外事故的发生。要做到这一点深入系统地研究水合物在钻井液作用下分解和强度弱化规律是关键。要开展这类研究，有必要根据水合物的苛刻稳定条件，研发一种特殊的模拟实验装置。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种天然气水合物与钻井液相互作用模拟试验装置。 

本实用新型提供的天然气水合物与钻井液相互作用模拟试验装置包括包括保温箱内的循环装置和实验筒体；所述保温箱置于支架上；所述循环装置包括固定在所述保温箱底板上的两个循环桶；所述循环桶内均设有可充气式弹力胶套；所述循环桶上均设有上底盘和下底盘，所述上底盘和下底盘均与所述循环桶密封连接；所述循环桶的下底盘上均设有至少一个通孔，所述通孔通过所述保温箱底板上的通孔分别开口于所述保温箱外，并与压力表A相连；所述循环桶的上底盘上均设有连接套，所述连接套均穿过所述保温箱顶板置于所述保温箱外并与压力表B和所述实验筒体相连；所述实验筒体包括压力室筒；所述压力室筒上设有上端盖和下端盖；所述上端盖和下端盖均与所述压力室筒密封连接；所述压力室筒上设有若干个声波探头；所述上端盖上设有活塞，所述活塞与所述压力室筒和所述上端盖密封连接；所述活塞内设有钻井液进入通道和钻井液输出通道；所述钻井液进入通道与一个所述循环桶上的连接套相连通，所述钻井液输出通道与另一个所述循环桶上的连接套相连通。

上述的模拟试验装置，所述循环桶均通过连接杆固定在所述保温箱的底板上。 

上述的模拟试验装置，所述上底盘和下底盘均通过密封圈A与所述循环桶密封连接；所述密封圈A可为O型圈a，以形成密闭的环境。 

上述的模拟试验装置，所述上端盖和下端盖均通过密封圈B与所述压力室筒密封连接；所述密封圈B为O型圈b，以形成封闭的环境。 

上述的模拟试验装置，所述活塞通过密封圈C与所述压力室筒和所述上端盖密封连接；所述密封圈C为O型圈c或莱格圈。 

上述的模拟试验装置，所述声波探头通过密封圈D与所述压力室筒密封连接；所述密封圈D为O型圈d，以防止钻井液流入所述声波探头内。 

上述的模拟试验装置，所述声波探头上设有调整套，用来调节所述声波探头进入所述压力室筒的深度。 

上述的模拟试验装置，所述声波探头为均匀分布的，用来检测试样不同位置的声波变化；所述声波探头可为6个。 

上述的模拟试验装置，所述循环桶的下底盘上均设有一个通孔，所述通孔均通过多通阀I与压力表A相连；所述连接套均通过多通阀II与压力表B和所述实验筒体相连；所述多通阀I和II可为二通阀或三通阀。 

上述的模拟试验装置，所述循环桶的下底盘上均设有进气孔和压力检测孔，所述进气孔和压力检测孔均通过所述保温箱底板上的通孔分别开口于所述保温箱外，所述压力检测孔与压力表A相连。