[发明专利]一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置及方法

说明书

本发明涉及一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置及方法，其特征在于，包括水合物反应釜、矿体破碎钻机、监测防治釜、气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、摄像头、抑制剂计量器、控制柜和计算机；水合物反应釜的底部设置有矿体破碎钻机；水合物反应釜的下部通过第一阀门连接监测防治釜的进口；水合物反应釜的中部出口处依次设置有第二阀门、气相流量计和液相流量计；水合物反应釜的上部设置有第一压力传感器和第一温度传感器；监测防治釜内设置有摄像头、抑制剂计量器、第二压力传感器和第二温度传感器，本发明可以广泛应用于海洋天然气水合物钻采领域中。

技术领域

本发明是关于一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置及方法，属于海洋天然气水合物钻采领域。

背景技术

天然气水合物资源量极为丰富，主要分布在陆地永久冻土带和陆缘外围的海底沉积物中，其中，海洋天然气水合物资源量约为陆地冻土带的100倍以上。海底浅表层的天然气水合物由于处于海底原始温度和压力环境下，保持较为稳定的状态。然而，随着海洋油气钻采的发展，世界上已经实施的水合物试采均在成岩水合物矿体中进行，且当破碎的水合物颗粒进入井筒中时，随着压力、温度发生改变进而影响水合物颗粒的稳定状态，对钻采施工安全造成最大威胁。另一方面，水合物层岩屑颗粒与常规海洋钻井过程中的岩屑颗粒不同，固态流化钻采过程中的水合物岩屑颗粒会影响水合物矿体结构的变化，其在环空中随钻井液的上返过程，会由于温度、压力的变化引起管线内的天然气水合物固体发生改变，而整个井筒内的气液固多相流动会进一步影响天然气水合物分解，进而会影响井筒内流动参数的变化以及海洋钻井安全施工，并造成一系列严重危险事故的问题。

因此，为开展海洋天然气水合物最大化地安全钻采及科学研究，迫切需要一种钻采天然气水合物二次生成监测实验装置，能够在深海钻采过程中识别井筒内天然气水合物的稳定状态以及水合物固体是否堵塞管道。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在深海钻采过程中识别井筒内天然气水合物稳定状态的钻采天然气水合物监测二次生成实验装置及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置，包括水合物反应釜、矿体破碎钻机、监测防治釜、气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、摄像头、抑制剂计量器、控制柜和计算机；

所述水合物反应釜的底部设置有用于将所述水合物反应釜内的水合物样品分解为气相和液相的所述矿体破碎钻机；所述水合物反应釜的下部通过第一阀门连接所述监测防治釜的进口；所述水合物反应釜的中部出口处依次设置有第二阀门、所述气相流量计和液相流量计，所述气相流量计用于测量水合物样品分解出的气相流量，所述液相流量计用于测量水合物分解出的液相流量；所述水合物反应釜的上部设置有所述第一压力传感器和第一温度传感器，所述第一压力传感器用于实时采集所述水合物反应釜内的压力，所述第一温度传感器用于实时采集所述水合物反应釜内的温度；

所述监测防治釜内设置有所述摄像头、抑制剂计量器、第二压力传感器和第二温度传感器，所述摄像头用于实时采集所述监测防治釜内的图像，所述抑制剂计量器用于向所述监测防治釜内加入抑制剂，所述第二压力传感器用于实时采集所述监测防治釜内的压力，所述第二温度传感器用于实时采集所述监测防治釜内的温度；

所述计算机分别电连接所述气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、摄像头、抑制剂计量器和控制柜，所述控制柜还电连接所述矿体破碎钻机。

进一步，所述水合物反应釜的下部通过可开式接头连接经所述第一阀门所述监测防治釜的进口。

进一步，所述可开式接头与所述监测防治釜进口之间的管道采用承压能力为1MPa的蓝宝石玻璃材质。

进一步，所述计算机内设置有抑制剂注入控制模块、破碎钻机控制模块、流量确定模块和水合物生成监测模块；