[发明专利]一种天然气水合物两相渗流模拟装置

说明书

本发明公开了一种天然气水合物两相渗流模拟装置，包括气体注入单元、液体注入单元、模型系统及出口计量单元等单元模块，模型系统包括高压无磁多孔介质模型、高压核磁夹持器及低温浴槽；气体注入单元与液体注入单元一起连接在高压无磁多孔介质模型的输入端口，高压无磁多孔介质模型的输出端口连接出口计量单元。气体注入单元及液体注入单元为模拟系统提供足量合成天然气水合物的原料及压力条件，外接的低温浴槽模拟低温条件，在模型系统的高压无磁多孔介质模型中形成天然气水合物，将渗流后的天然气水合物输出至出口计量单元中气液分离及计量，以便分析渗透率，从而模拟天然气水合物开采后泥质粉砂层的渗透能力。

技术领域

本发明涉及能源开采技术领域，具体涉及一种天然气水合物两相渗流模拟装置。

背景技术

天然气水合物又被称为可燃冰，是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，是一种燃烧值高、清洁无污染的新型能源，分布广泛而且储量巨大，是未来的主要替代能源，在世界范围内得到广泛关注。

无论是传统的热激发开采法、减压开采法、化学试剂注入开采法，还是以二氧化碳置换开采法为主的新型开采方法，可燃冰的开采都需要考虑温度与压力条件，尤其是新型开采方法主要依据天然气水合物稳定带的压力条件及温度条件进行实施。天然气水合物的开采会改变天然气水合物赖以赋存的温压条件，引起天然气水合物的分解，在天然气水合物的开采过程中如果不能有效地实现对温压条件的控制，就可能产生一系列环境问题，如温室效应的加剧、海洋生态的变化以及海底滑塌事件等。

由于储存天然气水合物的地质岩层属于多孔介质，具有一定的渗透性，其渗流特性会对天然气水合物开采中的气液流动状况产生不容忽视的影响，决定了水合物开采稳定性和经济性。因此，在一定的温度及压力条件下模拟研究天然气水合物储层的渗透能力有助于提高天然气开采技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气水合物两相渗流模拟装置，以解决现有技术中在一定温压条件下模拟研究天然气水合物储层渗透能力的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种天然气水合物两相渗流模拟装置，包括气体注入单元、液体注入单元、模型系统、回压控制单元、压力采集单元、出口计量单元、数据采集处理单元；

所述模型系统包括用于模拟地层压力及温度条件下水合物合成、分解后气液两相渗透率测试的高压无磁多孔介质模型、夹持固定在所述高压无磁多孔介质模型两侧的高压核磁夹持器，及连接在所述高压无磁多孔介质模型两侧用于模拟低温条件的低温浴槽，所述气体注入单元的输出端口与所述液体注入单元的输出端口汇合连接后，一起连接在所述高压无磁多孔介质模型的输入端口，所述高压无磁多孔介质模型的输出端口连接所述出口计量单元。

作为本发明的一种优选方案，所述气体注入单元包括一端连接在所述气源上的气体增压泵，所述气源中的气体经所述气体增压泵增压后存储于设置在所述气体增压泵另一端端部的高压贮罐中，所述高压贮罐中贮存的气体经调压阀调节到实验所需压力后，流经流量控制器与所述液体注入单元输出的液体一起注入所述模型系统的所述高压无磁多孔介质模型中，所述调压阀设置在所述高压贮罐与所述流程控制器之间的管路上。

作为本发明的一种优选方案，在所述气体增压泵上连接有静音空气压缩机，在所述静音空气压缩机与所述气体增压泵之间的连接管路上设置有驱动阀，所述静音空气压缩机用于提供所述气体增压泵及系统流程中气动阀驱动压力。

作为本发明的一种优选方案，所述液体注入单元包括恒速恒压泵及活塞容器，所述活塞容器用于存储实验模拟水，和配合所述恒速恒压泵将从所述气体注入单元输出的气体与所述液体注入单元输出的液体按照一定气液比例注入所述模型系统的所述高压无磁多孔介质模型中，从而形成天然气水合物；所述活塞容器的一端连接在所述模型系统的入口端部管路上，所述活塞容器的另一端连接所述恒速恒压泵，所述静音空气压缩机连接在所述恒速恒压泵上，并为所述恒速恒压泵的气动阀提供气源。