[发明专利]深水气井测试期间水合物沉积规律的监测装置及方法

说明书

本发明涉及一种深水气井测试期间水合物沉积规律的监测装置，深水气井测试期间水合物沉积规律的监测装置包括：气液输送系统、水合物监测系统、辅助系统；气液输送系统提供气源、液源，混合后输送至水合物监测系统；水合物监测系统以高压低温条件在模拟井筒内形成水合物，记录观察水合物结晶、沉积堵塞过程；辅助系统进行气体后处理，并实现对装置的安全控制。本发明能模拟水合物生成过程为动态过程，与实际测试过程相符，可实时观察水合物沉积附着至堵塞过程，超声成像可实时对不同位置的气‑水‑水合物三相的沉积分布情况进行成像观察，获得水合物层厚度沿井筒轴向的分布规律，对于深水测试的流动保障问题的解决具有重要意义。

技术领域

本发明属于深水气井测试过程中的流动保障领域，具体地，涉及一种深水气井测试期间水合物沉积规律的监测装置及方法，用于模拟初开井、变流量开采、关井等测试阶段的水合物沉积堵塞规律，从而为流动保障提供依据。

背景技术

随着陆上石油资源耗竭和海洋石油的不断开采，深水油气资源开采已日趋成为石油开发的热点领域。在深水领域，低温高压的环境极易促使水合物的生成，水合物固结在管壁引起节流效应，加速其沉积过程，形成恶性循环，从而导致井筒堵塞，给油气开采造成巨大的经济损失及事故风险。因此，深水测试过程中水合物的沉积堵塞问题已成为流动保障领域重要的研究内容之一。

在深水气井测试过程中，地层中的水或者滤液水会随气体携带而上升，一旦达到水合物生成的条件，就会与天然气形成水合物而沉积到管壁上，沉积引起管径变小，产生节流效应，在管壁快速生成水合物直到堵塞管道。气体组分、温度、压力及水的供应、管壁极性等是影响水合物生成的重要因素，需要展开更深入的研究。

目前，对于水合物沉积堵塞的研究主要集中在水合物动力学方面。有关水合物生成及分解方面的研究已经开展了大量的工作，可分为静态生成和动态生成。静态生成以反应釜为主，可通过向反应釜中加入试剂、控制压力等方式加速水合物的生成，虽然可以快速生成，为水合物快速制备及后续物性研究提供方便，但是与实际的流动不符，不能为流动保障提供参考。动态生成多集中在油气储运方向，以水合物浆的可流动性为研究目标，其水平管道的两相流型与竖直井筒截然不同，同时，水合物层厚度及沉积过程也没有重点研究。

在为数不多的有关竖直管道水合物沉积的装置中，大多通过可视窗来观察研究沉积过程，无法有效测量水合物层沉积厚度及不同工况下水合物的沉积规律，即形成水合物段塞，抑或形成水合物层但中间流体可流动，抑或不同段的水合物层厚度不同。

综上，在深水气井测试过程中，对于水合物沉积位置、厚度及规律等方面的研究尚且不足，非常有必要设计一套能够模拟不同测试阶段水合物沉积堵塞规律的方法及装置，并以此为基础研究温压、含水率、管壁极性等因素对水合物沉积的影响。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种监测气井测试工况下水合物沉积堵塞规律的装置及方法，对气井测试过程和已有的水合物技术进行分析评价；该装置设置透明井筒和不透明井筒的对照组，并利用超声、光透、压差等多种手段来检测气-水-水合物三相的分布、水合物沉积层厚度，可用于模拟初开井、变流量、关井等工况下水合物结晶、沉积直至堵塞管道的过程，并探究温度、压力、含水率、管壁极性等对水合物沉积的影响，为深水井筒流动保障的水合物动力学预防提供基础。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

深水气井测试期间水合物沉积规律的监测装置，包括：气液输送系统、水合物监测系统、辅助系统；气液输送系统提供气源、液源，混合后输送至水合物监测系统；水合物监测系统以高压低温条件在模拟井筒内形成水合物，记录观察水合物结晶、沉积堵塞过程；辅助系统进行气体后处理，并实现对装置的安全控制。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

1、模拟水合物生成过程为动态过程，与实际测试过程相符。

2、模拟井筒101为完全透明管，实时观察水合物沉积附着至堵塞过程。