[发明专利]一种水流侵蚀法天然气水合物开采实验模拟方法与装置

说明书

本发明属于海洋天然气水合物开采技术领域，涉及一种水流侵蚀法天然气水合物开采实验模拟方法与装置。本发明针对目前水合物开采过程所存在的不足，基于水流动对水合物稳定存在的影响，利用水流动过程中引起的水合物相与环境水相之间的化学势差所导致的水合物的分解，以及水流动速度对水合物分解速度快慢的影响，结合降压开采法、注热开采法等其他水合物开发方法，提供了一种水流侵蚀法天然气水合物开采实验模拟方法与装置。本发明为实现水合物的安全高效开采提供了依据，同时，对于天然气水合物开采方法的后续研究具有重要的意义。

技术领域

本发明属于海洋天然气水合物开采技术领域，具体涉及一种水流侵蚀法天然气水合物开采实验模拟方法与装置。

背景技术

天然气水合物作为一种替代性新能源，具有高能量密度、储量大、可持续、环境友好等特点，开采发展前景广阔。实现天然气水合物的开采可以有效的改变我国的能源消费结构，对于我国能源工业的发展具有重要的意义。天然气水合物作为一种由水与天然气组成的不稳定络合物，只有在相平衡以下时才会生成。影响天然气水合物相平衡的因素主要包括：化学势，温度，压力等，一旦其中的某些条件改变，天然气水合物就会发生分解。目前在世界范围内研究最为广泛的是降压开采法，该方法具有简单经济、有效等特点。但是降压开采法所存在的缺点也尤为明显。目前水流侵蚀法，相较于降压开采，可以很好的解决避免其存在的问题，也是作为未来水合物开采的重要方法。水流侵蚀法解决了其他开采方法存在的问题：第一、解决了其他方法在水合物开采中，由于水合物大量分解吸热，以及大量气体导致的压强增高、流动加快等引起的储层温度骤降，导致地层结冰以及二次水合物生成，降低储层渗透率，影响开采效率和安全的问题。第二：解决了其他方法在水合物后期开采产气效率极低的问题。第三、解决了其他开采方法导致的水合物分解极快，引起底层强度的突然降低，导致底层失稳，引起不必要的自然灾害的问题。

针对目前水合物的开采过程所存在的不足，本发明提供了一种水流侵蚀法天然气水合物开采实验模拟方法与装置。

发明内容

本发明针对目前水合物的开采过程所存在的不足，基于水流动对水合物稳定存在的影响，利用水流动过程中引起的水合物相与环境水相之间的化学势差所导致的水合物的分解，以及水流动速度对水合物分解速度快慢的影响，结合降压开采法、注热开采法等其他水合物开发方法，提供了一种水流侵蚀法天然气水合物开采实验模拟方法与装置。为实现水合物的安全高效开采提供了依据。

本发明的技术方案：

一种水流侵蚀法天然气水合物开采实验模拟装置，包括生成反应系统、注入系统、分离收集系统和检测与数据采集系统四部分；

所述的生成反应系统包括反应釜3、砂土过滤器10和第一恒温水浴13-1；所述的反应釜3置于第一恒温水浴13-1中，反应釜3为两端带有凸台结构的圆柱体，便于实现水合物的轴向流动，用于天然气水合物的生成，进而模拟天然气水合物储层；所述的砂土过滤器10共两个，分别安装与反应釜3两端相连，防止生成过程以及水流动过程中的砂土泄露，对管道产生堵塞，影响实验结果的测量；所述的第一恒温水浴13-1为水合物的生成提供稳定的低温环境；

所述的注入系统包括高精度注气泵1-1、高精度注水泵1-2、气源2、第一单向针阀12-1、第二单向针阀12-2、第三单向针阀12-3、第四单向针阀12-4和第二恒温水浴13-2；所述的气源2通过第一单向针阀12-1进入高精度注气泵1-1中；所述的高精度注气泵1-1与高精度注水泵1-2分别通过第二单向针阀12-2与第三单向针阀12-3汇集于第四单向针阀12-4，再与反应釜3的进口端相连；水合物生成所需要的水由高精度注水泵1-2提供，水合物生成所需要的甲烷气体由高精度注气泵1-1提供；所述的第二恒温水浴13-2为高精度注气泵1-1与高精度注水泵1-2提供恒定的温度条件；在水合物生成完后，通过调节第二恒温水浴13-2以改变高精度注水泵1-2内水的温度，并利用泵自身的压力速度调节模式将水连续不断的注入反应釜3中；