[发明专利]一种下伏游离气天然气水合物开采模拟装置与方法

权利要求书

1.一种下伏游离气天然气水合物开采模拟装置，其特征在于，包括：

模拟反应器（1），为耐压密封筒形釜体；

气液渗流控制系统（2），设置在所述模拟反应器（1）内，且所述气液渗流控制系统（2）被配置为将所述模拟反应器（1）内部腔体分隔为游离气区和水合物区，所述游离气区和水合物区内均填充有多孔介质；

翻转装置（3），与所述模拟反应器（1）连接，且所述翻转装置（3）被配置为可将所述模拟反应器（1）翻转180°；

气液分布器（4），安装在所述模拟反应器（1）的水合物区底部；

开采井（5），所述开采井（5）的出口端位于所述模拟反应器（1）的外部，所述开采井（5）的进口端贯穿所述模拟反应器（1）的水合物区和气液渗流控制系统（2）后伸入至所述模拟反应器（1）的游离气区；

定量注气系统（6），通过阀门和管线分别连接所述气液分布器（4）和模拟反应器（1）的游离气区顶部；

定量注液系统（7），通过阀门和管线分别连接至所述模拟反应器（1）的游离气区和水合物区的顶部；

气液分离器（8）和气液在线计量系统（9），所述气液分离器（8）的出口端与所述气液在线计量系统（9）相连，所述气液分离器（8）的进口端通过稳压控制系统（10）、阀门和管线连接至所述开采井（5）的出口端；

所述气液渗流控制系统（2）包括：

多孔板（2-1），固定在靠近所述水合物区一侧的所述模拟反应器（1）内壁上，且所述多孔板（2-1）上设置均匀分布有多个渗流孔（2-2）；

固定挡圈（2-3），固定在靠近所述游离气区一侧的所述模拟反应器（1）内壁上，且所述固定挡圈（2-3）与所述多孔板（2-1）之间存在间隙；

气液渗透板（2-4），可轴向移动地设置在所述多孔板（2-1）和固定挡圈（2-3）的间隙内；

预紧弹簧（2-5），多个所述预紧弹簧（2-5）设置在所述气液渗透板（2-4）和固定挡圈（2-3）之间，且所述预紧弹簧（2-5）的两端分别连接所述气液渗透板（2-4）和固定挡圈（2-3）；

密封塞（2-6），多个所述密封塞（2-6）固定连接在所述气液渗透板（2-4）的上部且与所述多孔板（2-1）上的渗流孔（2-2）一一对应，所述密封塞（2-6）被配置为关闭或开启所述多孔板（2-1）的渗流孔（2-2）；

止逆机构（2-7），多个所述止逆机构（2-7）设置在所述气液渗透板（2-4）和固定挡圈（2-3）之间，且所述止逆机构（2-7）的两端分别连接所述气液渗透板（2-4）和固定挡圈（2-3）。

2.根据权利要求1所述的下伏游离气天然气水合物开采模拟装置，其特征在于，还包括第一制冷系统（11）和第二制冷系统（12），同时在所述模拟反应器（1）的游离气区和水合物区外部沿周向分别设置有第一反应器夹套（13）和第二反应器夹套（14），所述第一制冷系统（11）和第二制冷系统（12）通过阀门和管线分别连接至所述第一反应器夹套（13）和第二反应器夹套（14）。

3.根据权利要求1所述的下伏游离气天然气水合物开采模拟装置，其特征在于，在所述游离气区和水合物区的上部和下部均设置有温度传感器（15），用于在线监测所述模拟反应器（1）内不同部位的温度；

同时，在所述游离气区和水合物区内部均设置有压力传感器（16），用于在线监测所述模拟反应器（1）内的压力。

4.根据权利要求1所述的下伏游离气天然气水合物开采模拟装置，其特征在于，所述固定挡圈（2-3）为环状结构，在所述环状结构的中间一体地形成有十字结构，五个所述预紧弹簧（2-5）分布在所述环状结构与所述十字结构的连接部及所述十字结构的中部，两个所述止逆机构（2-7）对称分布在位于中部所述预紧弹簧（2-5）两侧的所述十字结构上。

5.根据权利要求1所述的下伏游离气天然气水合物开采模拟装置，其特征在于，所述气液渗透板（2-4）为多孔烧结板、多孔陶瓷板或多孔丝网板，用于在下伏游离气水合物藏开采阶段保证水合物区和游离气区之间气液渗流均匀分布。