[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

说明书

本发明涉及一种天然气水合物水平井开采防砂模拟装置及试验方法，包括筛管防砂模拟装置、天然气水合物采集装置以及气液分离装置，天然气水合物采集装置的气液混合流体通入筛管防砂模拟装置，经过均质或非均质的土层后，含砂流体进入气液分离装置进行固水气分离，得到模拟筛管在不同孔径下的出砂量以及气液含量，并可通过筛管防砂模拟装置不同角度的调节以及可变径筛管的孔径调节，模拟出不同倾斜角度的水平井而满足不同工况下水合物藏开采试验需求，实现对筛网孔径进行优选的目的。本发明可为天然气水合物水平井开采时防砂情况的研究提供理论依据，为防砂筛管的优选、井筒倾斜角度提供参考，对天然气水合物的开发具有实质性的指导意义。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采技术领域，尤其是一种天然气水合物水平井开采防砂模拟装置及试验方法。

背景技术

天然气水合物一般在海底浅层区域形成，处在低温高压环境中，成藏沉积物疏松。现有的天然气水合物开采方法基本都是直井降压法开采，但是天然气水合物成藏条件复杂，为了最大限度地开采，目前在探索水平井开采方法，不只局限于直井。而采用水平井开采时，将遇到井筒下部携砂量大、筛管孔径优选难等问题，并且海底浅层泥土胶结差、泥质含量高、成层不均匀。现有的一些设备对天然气水合物的防砂筛管堵漏试验进行了模拟，但是并没有针对水平井开采时，井筒的倾斜角、筛管孔径优选、非均质土层等情况进行试验模拟。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种天然气水合物水平井开采防砂模拟装置及试验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种天然气水合物水平井开采防砂模拟装置，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，

其中的筛管防砂模拟装置：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。

进一步地，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检测反应釜内部温度的温度传感器，以保持反应釜内的恒温状况。

具体说，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。

为实现筛管防砂模拟装置不同倾斜角度的调节，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。

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。

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。

一种采用上述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，包含以下步骤：

(a)、试验之前，对试验装置进行系统清洗；