[发明专利]一种深水天然气水合物井口稳定性实验装置及方法

摘要

本发明涉及一种深水天然气水合物井口稳定性实验装置及方法。包括模拟钻井平台运动的平台运动模拟子系统、模拟施加在井口作用载荷的隔水管子系统、水合物井口组合子系统、模拟水合物受热分解的水合物模拟子系统以及用于对上述子系统进行控制和数据采集的数据采集处理及控制子系统；本发明可以模拟不同水合物藏物性、水合物加热分解、钻井平台运动等条件下对井口稳定性的影响，实现深水天然气水合物开采过程中井口力学稳定性的实验模拟。

主权项

1.一种深水天然气水合物井口稳定性实验装置，包括平台运动模拟子系统、隔水管子系统、井口组合子系统、水合物模拟子系统以及用于对上述子系统进行控制和数据采集的数据处理及控制子系统；其特征在于：所述平台运动模拟子系统包括伺服电机、导轨、滑块和张紧器，伺服电机固定在导轨的一端，滑块与导轨之间滑动连接，滑块下端连接张紧器，平台运动模拟子系统底端连接隔水管子系统；所述隔水管子系统包括三分力仪、上部挠性接头、夹具、隔水管、下部挠性接头和防喷器，三分力仪上端连接张紧器，三分力仪下端与上部挠性接头连接，上部挠性接头连接夹具，夹具与隔水管螺栓紧固连接，隔水管底端与防喷器通过下部挠性接头连接，隔水管子系统下端连接井口组合子系统；所述井口组合子系统包括导管和筛沙器，防喷器与井口通过螺栓连接，井口下端与导管螺纹连接，筛沙器用于过滤水合物中的泥沙，井口下端与导管螺纹连接，井口组合子系统放置在水合物模拟子系统中；所述水合物模拟子系统包括实验土箱、土壤、水合物层、循环制冷机、加热器，实验土箱为长方体无盖容器，实验土箱底部放置土壤，实验土箱中部放置模拟水合物层，水合物层的上部均布温度传感器，水合物层的底部布设加热线圈，加热线圈与加热器连接由加热器进行控制，水合物层的上部放置土壤，导管埋在实验土箱中的上部土壤中，循环制冷机和加热器放置在实验土箱的外侧；所述的数据采集处理及控制子系统分别与平台运动模拟子系统、隔水管子系统、井口组合子系统、水合物模拟子系统连接，数据采集处理及控制子系统包括拉线位移传感器、动态倾角仪、光纤光栅应变传感器、温度传感器、循环制冷机和信号采集处理系统。