[发明专利]多釜互联式天然气水合物成藏/开采仿真模拟装置及用途

说明书

本发明提供了多釜互联式天然气水合物成藏/开采仿真模拟装置及用途。该多釜互联式天然气水合物成藏/开采仿真模拟装置包括多个能够独立模拟天然气水合物成藏/开采的高压反应釜；高压反应釜相互之间的底部通过联通管路互联贯通，可内联也可外延，且具有无限性。该模拟装置可以用于模拟近乎真实工况下天然气水合物成藏过程中流体流动、水合物形成聚积及空间分布规律，以及不同开采模式下压力场的变化、流体流动和沉积物迁移规律以及空间效应，从更大维度上模拟研究海底天然气水合物的成藏/开采规律；此外，通过多釜互联贯通的方式，可增大天然气水合物模拟成藏/开采装置的尺度，降低成本和操作难度，提高操作灵活性。

技术领域

本发明属于海洋天然气水合物开采技术领域，涉及一种多釜互联式天然气水合物成藏/开采仿真模拟装置及用途。

背景技术

天然气水合物是由水和甲烷等烃类气体在高压低温条件下形成的类冰的、非化学计量的笼形结晶化合物，具有高密度、高热值、分布广、储量大等特点。天然气水合物广泛分布于大陆岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架海洋和深水环境。全世界天然气水合物总储量大约为当前已探明的所有化石燃料含碳量总和的两倍，我国南海海域天然气水合物储量为649700亿立方米。因此，天然气水合物有望成为继页岩气、致密气、煤层气、油砂等之后的储量最为巨大的接替能源。

世界上许多国家都正在加大力度开展天然气水合物开采研究，目前较为成熟的开采方法包括降压开采法、热激发开采法、化学试剂注入开采法、二氧化碳置换开采法及海底开采挖掘法。这些方法各有其优点与缺点。降压法是通过降低天然气水合物储层压力促使其分解的一种方法。降压法不需要连续激发，适合大面积开采且成本低，是天然气水合物开采中最具有前景的方法。相比于降压法，注热开采、注化学药剂开采与海底采掘开采的方法成本较高。

目前天然气水合物开采方法研究的主要技术手段包括室内物理模拟和数值分析，而天然气水合物开采模拟实验装置是一套集天然气水合物生成、分解、参数测量等多功能于一体的高度集成系统，其形状及尺度的设计在很大程度上决定了实验系统的规模、投资、性能及实验结果的有效性。国内外相关研究机构依据自身需求分别搭建了不同形状、尺寸、技术指标和主要功能的模拟开采装置，如下表1所示：

表1国内外天然气水合物开采模拟实验反应釜对比

然而，这些装置普遍尺寸较小，实验周期长，设备成本高，探测手段少，功能单一，操作安全性低且不能模拟真实工况下天然气水合物开采过程，尤其是无法获取空间效应，如降压开采的波及区域、多井生产时的井间空间并联性等，也无法考察成藏/开采过程中的气液运移规律。

发明内容

基于现有技术中天然气水合物模拟开采装置存在的不足，本发明的目的在于提供一种多釜互联式天然气水合物成藏/开采仿真模拟装置及用途。该装置通过多釜互联贯通的方式，可增大天然气水合物模拟成藏/开采装置的尺度，降低成本和操作难度，提高操作灵活性；采用该方法能够从更大维度上模拟研究海底天然气水合物的成藏/开采规律，能够有效监测成藏/开采过程中的气液运移情况及水合物的生成/分解状态。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一方面，本发明提供一种多釜互联式天然气水合物成藏/开采仿真模拟装置，该多釜互联式天然气水合物成藏/开采仿真模拟装置包括多个能够独立模拟天然气水合物成藏/开采的高压反应釜；

所述高压反应釜相互之间的釜壁底部通过联通管路互联贯通。