[发明专利]一种天然气水合物水平井开采防砂模拟装置及试验方法

权利要求书

1.一种天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置，包括可作不同角度调节的筛管防砂模拟装置、天然气水合物采集装置以及气液分离装置，其特征是：

筛管防砂模拟装置：包括反应釜，反应釜外部设置有水夹套，位于反应釜轴线上设有可变径筛管，所述可变径筛管与反应釜内壁之间填充有模拟深水浅层天然气水合物气藏的均质或非均质的土层，水夹套上设有与反应釜内部连通的流体进管，反应釜前端面设有与可变径筛管内部连通的流体出管，所述的水夹套底端设有水浴入口管、上端设有水浴出口管；

天然气水合物采集装置：具有气液混合器，气液混合器的入料端分别管路连接气瓶和水箱，气液混合器的出料端与流体进管管路连接；

气液分离装置：包括进料端与流体出管管路连接的气液分离器，气液分离器的出料端分别管路连接集液罐和集气罐。

2.如权利要求1所述的天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置，其特征是：所述的反应釜前端固连有端盖，流体出管固定在端盖中心，所述的水夹套周壁上对应反应釜接口位置处设有若干个温度传感器。

3.如权利要求2所述的天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置，其特征是：所述的可变径筛管包括模拟筛管、位于模拟筛管内通过转动而相对模拟筛管移动的孔径调节器，反应釜后端设有固定模拟筛管的夹持装置，水夹套后端板上安装有驱动电机，驱动电机通过传动轴带动孔径调节器转动而与模拟筛管相配合以调节任意小于原模拟筛管的孔径。

4.如权利要求1所述的天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置，其特征是：所述的筛管防砂模拟装置下方设有调节支撑架，所述调节支撑架包括固定底面的底座、固定在底座上的一对支撑杆以及位于所述支撑杆上端的旋转轴，所述旋转轴一端与水夹套固连，旋转轴另一端与支撑杆可转动连接，支撑杆上设有在旋转轴转动到位后将旋转轴固定的紧定螺钉。

5.如权利要求1所述的天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置，其特征是：所述的气瓶与气液混合器之间的管路上依次设有压气机、气体控制阀、气体压力表以及第一气体流量计；所述的水箱与气液混合器之间的管路上依次设有水泵、液体控制阀、液体压力表以及液体流量计。

6.如权利要求1所述的天然气水合物水平井开采防砂模拟试验装置，其特征是：所述的气液分离器与流体出管之间的管路上设有出口控制阀，气液分离器与集气罐之间的管路上设有第二气体流量计。

7.一种采用如权利要求1所述的试验装置进行天然气水合物水平井开采防砂模拟试验方法，其特征是：包含以下步骤：

(a)、试验之前，对试验装置进行系统清洗；

(b)、泵入压力设为1MPa，在常温下对筛管防砂模拟装置和天然气水合物泵入和流出管道的气密性进行检测；

(c)、对筛管防砂模拟装置进行角度调节，使其能够分别处在0°、30°、60°和90°而不出现松动现象；

(d)、在筛管防砂模拟装置中装入均质土构成的土层，通过水浴入口管向水夹套内通入水浴；

(e)、调节筛管防砂模拟装置至0°的水平方向并固定；

(f)、将水箱中的水通入气液混合器，气瓶11中的气体调整压力后通入气液混合器使其与水在气液混合器中混合；

(g)、将气液混合器中的混合流体进入反应釜，混合流体流经均质的土层，分别调节孔径调节器，使模拟筛管孔径分别为20μm、40μm、80μm；

(h)、反应釜内流过土层的流体经流体出管通入气液分离器分离后，气体通入集气罐，液体通入集液罐，然后对集气罐和集液罐进行测量，计算得出模拟筛管在不同孔径下的出砂量以及气液含量；

(i)、分别调节筛管防砂模拟装置至30°、60°、90°位置，重复a～h步骤计算出砂量和气液含量；

(j)、在筛管防砂模拟装置中装入非均质土构成的土层，重复a～i步骤计算出砂量、气液含量；

(k)、在上述计算所得出砂量和气液含量的基础上进行防砂模拟评价，得出最优的防砂方案，对现场施工进行指导。