[实用新型]天然气水合物开采防砂试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及天然气水合物开采防砂试验装置，属于天然气水合物开采防砂工艺试验领域。

背景技术

天然气水合物，一种由甲烷等气体和水分子在高压低温条件下形成的类冰状固体，作为新世纪最理想的潜在替代能源正日益引起世界各国高度重视。天然气水合物储存于极地多年冻土带以及水深500米或更深的海底以下数百米的沉积层中，其在低温和高压环境中呈稳定状态。目前国内外基于天然气水合物的合成、分解及开采工艺方法进行了较多研究，大部分的实验研究还处于天然气水合物相平衡和动力学的基础理论领域。近年来，国外实施了多次水合物试采工程，几乎每一次天然气水合物试采都因为出砂严重而被迫终止，因此，水合物储层的出砂问题已成为制约天然气水合物有效安全开发的关键因素。

目前，油气井领域针对颗粒粒径40um以上的中、粗砂储层使用的防砂方式与开展的防砂试验装置研究较多，主要为液、固两相流状态或气、固两相流状态，每种防砂实验装置都有各自的特点及其适应性。

对于天然气水合物开采储层岩性为胶结强度较差的泥质粉细砂地层以及开采过程中涉及高压条件下气、液、固三相流耦合而言,尚无任何防砂工艺试验装置可供借鉴。天然气水合物开采过程的出砂量与产能不仅与防砂方式、挡砂精度密切相关，还与砂粒粒径、泥质含量、泥质中粘土矿物组份以及流体粘度、流速、生产压差、压差的变化程度等一系列因素相关，这是非常复杂的一个过程。因此，需要研制出一种能在实验室内开展模拟天然气水合物开采过程出砂机理、规律与防砂效果及抗堵能力的高、低压试验装置，用于为天然气水合物开采中的防砂方案制定、防砂工艺参数优化及产能预测提供技术支撑。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型的目的是提供一种天然气水合物开采防砂模拟高、低压试验装置，以使试验获取的各种数据，能更加明显地反应出天然气水合物在开采过程的不同阶段中，在不同的高、低压差条件下，气液固三相流耦合作用的出砂、防砂效果。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种天然气水合物开采防砂试验装置，包括：

反应釜，包括釜盖、筒体和底堵，其中：釜盖上设安装孔，该安装孔上安装进气管路；筒体内腔的中部上层为用于容纳气液固三相流砂浆的上容纳腔，上容纳腔的侧壁上设置有液固两相流注入端口；筒体内腔的中部下层为容纳挡砂砾石充填层的下容纳腔，挡砂砾石充填层的上、下分别设上防砂网和下防砂网；底堵上设出砂管；

活塞搅拌容器，用于搅拌固液两相砂浆，包括顶盖、一端开口一端封闭的圆柱筒，顶盖内装有活塞，圆柱筒底部内腔装有由搅拌电机驱动的搅拌叶片，圆柱筒内腔设置排浆端口，排浆端口经管路连接反应釜的液固两相流注入端口；

恒速恒压平流泵，用于驱动活塞搅拌容器的活塞；

恒温恒压供气装置，用于向反应釜的上容纳腔供气，恒温恒压供气装置与安装在反应釜釜盖上的进气管路连接；

数据采集模块，其与设置于反应釜的釜盖、筒体、的底端和活塞搅拌容器上的温度、压力、流量传感器探头相连。

进一步地：

所述反应釜的筒体的上容纳腔的侧壁上设置有液固两相流注入管路的安装孔，其通过高压软管与活塞搅拌容器底端的排浆端口相连；

所述反应釜的筒体的下容纳腔的内侧壁上设置有下防砂网定位台阶；

所述反应釜的底堵沿轴线方向设置有与下容纳腔导通的出砂流道，该出砂流道与出砂管相通。

所述反应釜的釜盖通过螺纹和密封圈与筒体连接密封。

所述反应釜的液固两相流注入端口依次通过控制阀门、液固两相流量传感器、高压软管与所述活塞搅拌容器的排浆端口相连。

所述反应釜的筒体内腔的上部设有与釜盖上的安装孔连接的出气端口，该出气端口呈中空圆柱状、底部或环状侧壁均匀分布出气小孔。

所述活塞搅拌容器的排浆端口设置在圆柱筒内腔的底端侧方；

所述活塞搅拌容器的顶盖内部设置容纳活塞的空腔，顶盖上设置有加压口并与所述恒速恒压平流泵的输出端相连；

所述活塞的上端穿过顶盖上的活塞安装孔，活塞的底端置于液、固两相流砂浆的上方，通过活塞给液固两相流砂浆施加压力。

本实用新型的有益效果是：