[发明专利]多应力场下多类型储层中天然气水合物生成与分解监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种多应力场下多类型储层中天然气水合物生成与分解监测装置及方法，包括可视化多类型样品合成室、多应力应变控制系统、温控系统、数据采集及监测系统。本发明设计合理、功能完善且操作简单，借助本发明提出的方法，可以实现不同类型沉积物模块化的快速搭配组装成多类型储层，并在多应力场作用下生成具有盖层、产层和底层的多类型天然气水合物储层，并通过分解模块的不同布井方式和不同流速控制开展多应力场下多类型天然气水合物储层分解。通过监测系统相应的温度测量、压力测量、应变测量、电阻测量、介电常数测量、核磁共振成像、光透成像、超声成像的监测手段对水合物的生成和分解过程进行监测。

技术领域

本发明涉及一种天然气水合物生成与分解监测技术，尤其是一种在多应力场下多类型储层中的天然气水合物生成与分解监测装置及方法。

背景技术

天然气水合物是气体和水在高压低温条件下形成的类冰状固体，广泛分布于深海沉积物或陆域冻土中，储量非常巨大，是全球常规燃料总碳量的2倍。然而水合物储层开采过程中水合物分解导致储层力学性质变化较大，且在盖层和底层等多类型应力场作用下，可能导致水合物产层失稳、出砂等问题。因此在天然气水合物勘探开发前需要对多类型储层在多应力场下天然气水合物的生成与分解情况进行监测分析，保证未来安全长期高效开采。

专利CN 101963057B、专利CN 107420069A和专利CN 101376854B分别提出了一种天然气水合物地质分层模拟、一种天然气水合物赋存类型模拟开采实验系统和实验装置模拟三维条件下气体水合物成藏过程的方法及装置，虽然都考虑多类型水合物储层或多层位的天然气水合物生成和分解装置及方法情况，但是装置及方法未考虑多应力场的影响，无法有效模拟实际天然气水合物赋存环境。

天然气水合物沉积层赋存类型主要分为三种类型，其中：Class 1分为两个区域：上层为低渗透率的水合物区，下层为有自由气移动的两相流动区；Class2分为两部分，上层为水合物区，下层为没有自由气的可移动水区；Class 3只有单独的水合物区域，水合物区域不与其他流动区域相连，且三种类型赋存的应力场不同，因此多应力场下多类型储层的水合物生成与分解研究，是水合物开采这个系统工程中很重要的一个环节，对水合物储层安全高效开发具有重要意义。目前天然气水合物试采都是以垂直井为主，未来水平井和定向井技术将有助于提高生产效率，增大靶区甜点的命中率。

发明专利内容

鉴于以上问题，本发明提出一种在多应力场下多类型天然气水合物储层生成与分解监测装置及方法，可以提供含水合物储层损害的室内评价。

为实现以上目的，本发明提出了以下的技术方案：

多应力场下多类型储层中天然气水合物生成与分解监测装置，包括

样品合成室:所述样品合成室上开设有可视化视窗，其内放置有模块化的多类型沉积物，并与外部的液体回路与气体回路连接，通过井筒模块与分解模块相连接；

多应力应变控制系统：包括设置于所述合成室轴向或径向的应力加载系统；为所述样品合成室提供多应力场和孔隙压力的气体增压模块、液体增压模块、气液增压模块；所述气体增压模块、液体增压模块、气液增压模块分别通过管路与所述样品合成室连接，还包括用于测量储层应变的应变测量模块，所述应变测量模块安装于所述样品合成室内；

温度控制系统：包括低温水浴组及水浴传输管，通过水浴传输管将所述低温水浴组与所述样品合成室连接，对样品合成室进行多层位的温度控制；