[实用新型]一种综合性水合物模拟系统

说明书

本实用新型公开一种综合性水合物模拟系统，一般包括放置样品的负压样品腔，及连接负压样品腔的环压系统，参数测量系统，恒温系统，真空系统，气体注入系统，液体注入系统，注热系统，钻井液循环系统，回压系统，数据采集处理单元。本实用新型的模拟系统在能够全方位模拟天然气水合物开发，可用于我国海域天然气水合物的室内研究合成、分解天然气水合物机理，以及为掌握海域水合物试采过程中在不同开发方式、不同开发井组条件下的储层物性、温度、压力、产量变化规律等影响试采的重要敏感参数提供物理模拟方面的支撑。

技术领域

本实用新型涉及地质领域，特别涉及一种可实现水合物单相及两相渗透率测量，水合物注气开采模拟，水合物形成和分解模拟，水合物储层钻井污染模拟等多项实验的综合性模拟系统。

背景技术

本世纪以来，全世界都认识到天然气水合物是一种替代常规化石燃料的清洁能源。全球已发现水合物矿藏点超过200处，以目前的能源消费趋势，仅开采15％的水合物就可供全球使用200年之久。但是，其自身形成的稳定温压条件，决定了其开采方式的特殊性，另外其开采过程中对与环境的影响还有待进一步的评估。因此，目前对水合物开采的研究除少数国家和地区进行过单井或单一井组的试开采以外，绝大部分研究还处于实验室物理模拟和数值模拟的阶段。

目前为了对这种储量巨大的能源进行开发利用，研究人员提出了很多方法：

①注热法：利用注入热水、蒸汽或者热盐水将水合物加热到平衡温度之上分解；

②降压法：将水合物藏的压力降低到平衡分解压力以下；

③化学剂法：注入化学药剂，比如甲醇或者乙二醇以改变水合物平衡生成条件。

目前的研究设备都只能在某一方面进行研制，不能全面分析水合物在生成或分解过程中相应环境的变化因素，不利于实际开采时的应用。

实用新型内容

本实用新型提供一种可实现水合物单相及两相渗透率测量，水合物注气开采模拟，水合物形成和分解模拟，水合物储层钻井污染模拟等多项实验的综合性模拟系统。

特别地，本实用新型提供一种综合性水合物模拟系统，包括：

负压样品腔，为水平摆放的金属空心管体，内部设置有与空心管体之间形成环压空间的橡胶层，用于填充海底水合物储层泥质粉砂多孔介质，一端通过带有连通管路的密封结构密封，另一端连接对多孔介质施加轴向压力的轴压加载活塞，管体上沿轴向间隔设置有安装孔和蓝宝石可视窗，在安装孔所处的圆周上均匀设置有多个安装孔；

环压系统，通过防冻液施压对负压样品腔内环压空间加围压，以对内部的多孔介质模拟地层压力状态；

参数测量系统，安装在所述负压样品腔的各安装孔中以同时测量多孔介质在不同模拟过程中的数据，每个安装孔分别安装有测量压力的囊式测压器、测量温度的温度传感器和测量电阻的电极；

恒温系统，通过套在负压样品腔外的恒温箱来保持负压样品腔在实验时的环境温度；

真空系统，通过真空泵对负压样品腔进行抽真空，以提供干净的实验环境；

气体注入系统，通过气体压缩机向负压样品腔内注入气体以合成冷却的水合物或测量水合物储层在不同开采状态时的气体渗透率；

液体注入系统，通过恒速恒压泵向负压样品腔内注入指定的冷却液体，用于当前多孔介质合成水合物或分析当前多孔介质的液体渗透率；

注热系统，用于向负压样品腔注入热质以模拟注热开采多孔介质中水合物的过程，便于分析水合物的分解及运移状态；

回压系统，用于控制负压样品腔内的气体压力和对水合物分解产出的流体进行气液分离，并对产气产水量进行测量；