[发明专利]一种下伏气的天然气水合物储层重塑与降压开采模拟装置及方法

说明书

本发明提供了一种下伏气的天然气水合物储层重塑与降压开采模拟装置及方法。该装置包括带下伏气藏岩心夹持器、底座、柱塞泵、注气泵、背压阀、气液分离器、质量天平、集气罐、水槽、水浴、电脑、温度传感器和压力传感器。所述带下伏气藏岩心夹持器包括围压和覆压腔、水合物腔、下伏气藏腔，置于通过水浴控温的水槽内；所述水合物腔底部通过防水透气层与下伏气藏腔分离；所述水合物腔顶部依次连接背压阀、气液分离器、集气罐；所述下伏气藏腔底部与注气泵连接，所述围压和覆压腔顶部与柱塞泵连接。利用上述一种下伏气的天然气水合物储层重塑与降压开采模拟装置，可重塑带下伏气藏的水合物样品，并实现水合物与下伏气藏的降压联采。

技术领域

本发明属于能源开采技术工程领域，具体涉及一种下伏气的天然气水合物储层重塑与降压开采模拟装置及方法。

背景技术

天然气水合物广泛储存于自然界的大陆边缘海底和永久冻土带沉积物中，具有储量大、分布广、埋藏浅、能量密度高和燃烧清洁的特性，被认为是未来最有应用前景的战略资源之一。虽然中日美加等国已在冻土区和海洋中进行了多次成功的水合物试采，但开采效率、持续产气时间、产气总量等都未能达到水合物的商业化开采水平。开采水合物资源的常用方法包括降压法、注热法和注抑制剂法，相对而言降压法经济性好、适用性强，是目前应用最广的开采方法。但是降压开采也存在效率低、水合物二次生成和冰生成堵塞管道等问题，因此实现水合物的安全、高效、经济开采仍然有许多瓶颈需要突破。亟需在实验室中继续开展水合物开采模拟实验，为水合物的现场试采提供借鉴和指导。

从目前发现的天然气水合物样品分析结果来看，自然界中的天然气水合物储层下方均有自由气和浅层气藏。而且，在天然气水合物储层附近还常伴有常规气田。因此，将下伏气藏同样作为研究对象实现水合物藏和气藏的联采，既能最大程度的进行能源开采，又能降低气藏对天然气水合物开采时存在的潜在危险和环境破坏。而如何实现水合物与下伏气藏的联采，水合物与气藏联采的产气产水特征等方面的研究几乎未见相关报道。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种下伏气的天然气水合物储层重塑与降压开采模拟装置及方法，能够重塑带下伏气藏的水合物样品，并实现水合物与下伏气藏的降压联采。

本发明的技术方案：

一种下伏气的天然气水合物储层重塑与降压开采模拟装置，包括带下伏气藏岩心夹持器1、底座2、柱塞泵5、注气泵4、背压阀6、气液分离器7、质量天平8、集气罐9、水槽3、水浴10、电脑20、温度传感器28和压力传感器；

所述带下伏气藏岩心夹持器1包括顶盖21、金属套22、顶塞23、套筒24、水合物腔25、底塞26、底盖27、温度传感器28、下伏气藏腔29、防水透气层30、伸缩管31、围压和覆压腔32和密封圈33；带下伏气藏岩心夹持器1置于通过水浴10控温的水槽3内；

顶盖21、金属套22和底盖27构成带下伏气藏岩心夹持器1的外壳，内部空间即为围压和覆压腔32，顶盖21和金属套22之间设置有密封圈33；水合物腔25和下伏气藏腔29由套筒24围成，套筒24置于围压和覆压腔32内；水合物腔25底部通过防水透气层30与下伏气藏腔29分离，以保证下伏气藏腔29和水合物腔25之间的气体连通性；水合物腔25顶部设有顶塞23，并依次连接有背压阀6、气液分离器7和集气罐9；气液分离器7放置于质量天平8上；下伏气藏腔29底部设有底塞26，其与注气泵4连接；围压和覆压腔32顶部与柱塞泵5连接；

所述下伏气藏腔29、水合物腔25和围压和覆压腔32都连接有压力传感器；下伏气藏腔29底部安装有温度传感器28。

所述防水透气层30是可拆卸式的，便于更换或清洗。

所述顶塞23上连接的是伸缩管31，便于实现同时施加围压和覆压。

所述顶塞23是可以上下移动的，以控制水合物腔25的高度。

一种下伏气的天然气水合物储层重塑与降压开采模拟方法，包括以下步骤：