[发明专利]一种天然气水合物开采监测模拟装置及方法

权利要求书

1.一种天然气水合物开采监测模拟装置，其特征在于：其包括水合物成藏子系统、模拟生产井子系统、模拟监测井子系统、产出物收集子系统以及用于对上述各子系统进行监测和控制的数据处理及控制子系统；

所述水合物成藏子系统用于对天然气水合物形成过程进行模拟；

所述模拟生产井子系统用于对所述水合物成藏子系统合成的天然气水合物进行开采并将产出物通过其气、液输出端输送到所述产出物收集子系统，同时对开采过程中所述模拟生产井子系统内部的压力和温度进行监测，并将监测结果发送到所述数据处理及控制子系统；

所述模拟监测井子系统实时监测所述水合物成藏子系统合成的水合物层的温度变化，并将监测结果发送到所述数据处理及控制子系统。

2.如权利要求1所述的一种天然气水合物开采监测模拟装置，其特征在于：所述水合物成藏子系统包括设置在恒温室中的密闭高压反应釜、分别与所述高压反应釜底部相连通的供气系统和供液系统；

所述高压反应釜顶部设置有与所述模拟生产井子系统和模拟监测井子系统位置对应的管路线缆引出口和线缆出口；

所述供气系统包括第一高压气瓶，所述第一高压气瓶出口端通过供气管路与所述高压反应釜底部一侧的气体入口相连，且所述供气管路上依次设置减压阀、第一气体流量计以及第一阀门开关；

所述供液系统包括第一增压泵，所述第一增压泵的入口端与水源相连，出口端通过供液管路与所述高压反应釜底部另一侧的液体入口相连，且所述供液管路上依次设置液体流量计和第二阀门开关。

3.如权利要求2所述的一种天然气水合物开采监测模拟装置，其特征在于：所述高压反应釜采用耐腐蚀材料制成，其包括圆筒形釜体和釜盖，所述圆筒形釜体和釜盖之间通过多个紧固螺栓以及密封垫片进行密封。

4.如权利要求2所述的一种天然气水合物开采监测模拟装置，其特征在于：所述高压反应釜内底部还设置有一通过所述气体入口与所述供气系统相连的环形排气管路，所述环形排气管路包括一环形管路以及与所述环形管路连通的交叉形管路，且所述环形管路和交叉形管路上均间隔设置有若干排气孔。

5.如权利要求2所述的一种天然气水合物开采监测模拟装置，其特征在于：所述模拟生产井子系统包括模拟生产井、生产井开采装置和生产井测量装置；

所述模拟生产井设置在所述水合物成藏子系统中的高压反应釜底部，其顶部通过生产井密封盖密封，底部设置有通过电磁阀控制通断的开采气液通道；

所述生产井开采装置包括设置在所述开采气液通道下部用于安装加热器的若干圆孔、设置在所述模拟生产井底部的微型潜水泵以及同轴设置在所述模拟生产井内的内部气体管路和内部液体管路；所述内部气体管路和内部液体管路上端作为气体输出端和液体输出端由所述生产井密封盖穿出后经所述高压反应釜顶部的管路线缆引出口与所述产出物收集子系统相连，所述内部气体管路下端悬空，所述内部液体管路下端与所述微型潜水泵相连；

所述生产井测量装置包括套设在所述内部气体管路和内部液体管路外部的测温光纤缠绕器、等螺距缠绕在所述测温光纤缠绕器外壁上的生产井测温光纤以及固定设置在位于所述微型潜水泵下方的所述测温光纤缠绕器上的单点温度压力传感器；

所述电磁阀、微型潜水泵、生产井测温光纤和单点温度传感器均与所述数据处理及控制子系统相连。

6.如权利要求5所述的一种天然气水合物开采监测模拟装置，其特征在于：所述测温光纤缠绕器采用铁丝网制成的圆筒形缠绕器。

7.如权利要求2所述的一种天然气水合物开采监测模拟装置，其特征在于：所述模拟监测井子系统包括模拟监测井和监测井测量装置；

所述模拟监测井焊接在所述水合物成藏子系统中的高压反应釜内底部；

所述模拟井测量装置包括等螺距缠绕在所述模拟监测井外部的监测井测温光纤、设置在所述模拟监测井外壁下部的原位数据采集模块以及对称设置在所述原位数据采集模块两侧的若干电阻温度传感器；

所述各电阻温度传感器通过信号电缆与所述原位数据采集模块相连，所述原位数据采集模块和监测井测温光纤由所述水合物成藏子系统中的高压反应釜顶部的线缆出口穿出后与所述数据处理及控制子系统相连。