[发明专利]一种模拟盐度对孔隙天然气水合物影响的实验装置

说明书

本发明涉及一种模拟盐度对孔隙天然气水合物影响的实验装置，由显微镜1、摄像机2、计算机3、微模型4、热电偶17、双冷却室11、冷冻浴循环器12、水泵5、储水罐16、甲烷气瓶18、螺杆泵10组成，所述显微镜连接摄像机、计算机；所述双冷却室连接冷冻浴循环器，双冷却室外腔装有循环冷却液，内腔装有蒸馏水；所述微模型位于双冷却室内腔，热电偶位于蒸馏水中，微模型中心刻蚀有孔格网，用以模拟水合物沉积层，孔格网左右各分布2个与孔格网连通的圆孔，其中一个圆孔连接水泵、储水罐，另一个呈对角线分布的圆孔连接螺杆泵、甲烷气瓶。本发明原理可靠，操作简便，能真实模拟天然气水合物钻井工况，有效解决盐度使水合物生成量和稳定区降低的问题。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采研究领域一种模拟盐度对孔隙天然气水合物影响的实验装置。

背景技术

天然气水合物又称“可燃冰”，是天然气和水在低温高压条件下形成的一种非化学计量性笼状晶体物质，作为一种非常规天然气资源，主要分布于深海沉积物及陆地永久冻土带，据估计全球天然气水合物资源总量相当于传统化石燃料总储量的两倍，是继页岩气、煤层气、致密气后最具开采潜力的接替能源，在未来有可能成为全球能源结构的重要组成部分。现有天然气水合物开采工艺中，通过注入盐水进行开采是一种有效的方式，但是盐类属于水合物抑制剂，盐的存在降低了天然气水合物的稳定性，随着盐度的增加，诱导时间变长，水合物形成量降低，一旦水合物形成，周围的游离水盐度增加，抑制了水合物的进一步生成，水合物的存在区和稳定区厚度将变薄。因此，研究砂岩孔隙中天然气水合物的生成与分解，寻找合适的盐度是目前所要解决的根本问题和关键技术之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟盐度对孔隙天然气水合物影响的实验装置，该装置原理可靠，操作简便，能真实模拟天然气水合物钻井工况，用以解决盐度使水合物生成量和稳定区降低的问题，使天然气水合物得到进一步开发，对钻井现场的生产提供指导意见。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种模拟盐度对孔隙天然气水合物影响的实验装置，由显微镜、摄像机、计算机、微模型、热电偶、双冷却室、冷冻浴循环器、水泵、储水罐、甲烷气瓶、螺杆泵组成。

所述连有光源的显微镜连接摄像机，摄像机与计算机相连，显微镜用于实时观察水合物的变化，摄像机记录并将信号传输至计算机。

所述双冷却室有外腔和内腔，双冷却室的底部分布外腔进口、内腔进口，顶部分布外腔出口和内腔出口，双冷却室连接冷冻浴循环器，外腔装有循环冷却液，内腔则装有蒸馏水。

所述微模型位于双冷却室内腔，热电偶位于微模型下方的蒸馏水中。

所述微模型为一长方体，微模型的中心刻蚀有孔格网，用以模拟水合物沉积层，孔格网左右各分布2个与孔格网连通的圆孔，其中一个圆孔通过塑料管连接水泵、储水罐，另一个呈对角线分布的圆孔通过钢管连接螺杆泵、甲烷气瓶。

进一步的，所述显微镜与摄像机相连，通过视频的方式实时观察水合物的变化，摄像机记录并传输信号，在计算机得到水合物量与盐度的关系曲线图。

进一步的，所述光源为光子LED 灯，型号是冷光5500K，用于照亮模型的观察区域。

进一步的，所述微模型位于双冷却室内腔中心，其长2.8cm,宽2.2cm，高1.7mm，圆孔孔径约为100μm，最大承压150bar。

进一步的，所述塑料管为1/16英寸塑料管，钢管为1/8英寸钢管。

进一步的，所述储水罐内装有盐水，盐水浓度分别为2%、3.5%或5%。

进一步的，所述甲烷气瓶内装有甲烷气，其气体浓度为99.5%。

进一步的，所述水泵通过闸阀与微模型的某一圆孔相连，螺杆泵通过闸阀与微模型的另一圆孔相连，两个圆孔呈对角线分布。