The invention discloses a simulation system and method for the sand carrying law of the marine gas hydrate production well. The simulation system includes the test well subsystem, the water gas injection subsystem, the ion separation system and the wellbore monitoring subsystem, and the test well subsystem includes the simulated wellbore and the simulated casing and the simulation tubing installed in the model shaft. The gas and liquid mixer, the anti collapse hole board, the diversion device, the gas injection pipeline and the water injection pipeline. The wellhead of the simulated wellbore is set with a wellhead blowout preventer, and the water gas injection subsystem includes the high-pressure gas cylinder group and the water tank. The water gas injection subsystem is connected with the ion system and the wellhead blowout preventer, and the wellbore is installed with a resistance imager and a resistance imager. The capacitance imager, combined with the test data of the temperature and pressure and the opening and closing of the solenoid valve, realizes the quantitative simulation measurement between the sand carrying law and the flow pattern of the gas hydrate mining well. It can be used to study the sand carrying law of the well bore under the condition of different gas and water ratio in the gas hydrate mining well, and it can be used for the natural gas hydration in the sea area. The design of water injection scheme for wellbore flow protection in the mining well is provided to meet the demand for sand carrying capacity analysis in the process of sand production.
【技术实现步骤摘要】
海洋天然气水合物生产井井筒携砂规律仿真系统及方法
本专利技术属于海洋天然气水合物资源开发工程
,具体涉及一种能够可视化仿真实际海洋天然气水合物开采井筒流体携砂流动规律的仿真系统及方法。
技术介绍
天然气水合物资源是一种能量密度极高的清洁能源,全球深海海域面积中约有90%以上满足天然气水合物的生成和赋存温压条件。为占领能源制高点,海洋天然气水合物的勘探开发已成为目前国际能源竞争的热点。海域天然气水合物有90%以上赋存于海底低渗透粘土或粉砂质粘土储层中,2017年5月10日-7月9日我国在南海北部成功实现全球首次粉砂质粘土储层中天然气水合物的安全可控开采,奠定了我国在该领域的领先地位。然而,无论是我国首次海域天然气水合物试采工程还是日本海域天然气水合物试采,都面临出砂问题。我国在首次海域天然气水合物试采过程中摒弃常规油气行业“防砂”思路,以储层稳定为核心,提出了粉砂质天然气水合物开采过程中的“出砂管理”概念及基本应对措施,为我国首次海域天然气水合物试采成功提供了一定的支撑。海洋天然气水合物开采井出砂管理的基本思路是:适度控砂,防排结合,以排为主。这样做的主要目的是维持地层的稳定和生产的持续。也就是说,如果地层泥砂随流体运移至井底,则采取“防粗疏细”的控砂设计方案,使大粒径地层砂被防砂筛管或砾石层阻挡,但是占地层绝大多数的泥质含量及小颗粒砂质组分均被主动疏导至井底,通过井筒携砂方案设计,使地层泥砂产出到井口平台。因此,海域天然气水合物试采过程中,井筒的携砂动态分析对于防止井筒砂埋、维持举升系统的正常运转至关重要。水合物生产井气液比条件下地层砂从井底到平台井 ...
【技术保护点】
海洋天然气水合物生产井井筒携砂规律仿真系统,其特征在于,包括试验井子系统、水气注入子系统、分离子系统以及井筒监测子系统;所述试验井子系统包括模拟井筒以及安装在模拟井筒内的模拟套管、模拟油管、气液混合器、防塌孔板、导流器、气体注入管路和水注入管路;所述模拟井筒为全尺寸天然气水合物开采模拟井,模拟井筒的井口设置有井口防喷器;模拟油管设置在模拟套管内,采用实际现场尺寸规格的普通油管,模拟油管的管鞋处安装有油套环空封隔器,座封实现模拟套管与模拟油管环空的封隔;气液混合器为环形结构,设置在模拟井筒的底部,其上端安装有测试电磁阀,下端与导流器连通;模拟套管与气液混合器连接,且其外径与气液混合器的环形内径相等;防塌孔板为圆形金属多孔板,其外径与模拟套管内径相同,安装在模拟套管内壁管鞋处;防塌孔板、导流器及气液混合器环空所形成的空间为模拟地层砂的填装空间;模拟套管的管鞋处还安装有油管穿越封隔器,以密封模拟套管与模拟井筒井壁之间的环空,且沿模拟套管的圆周方向均匀设置有多个通孔,所述通孔位于防塌孔板上方且位于油管穿越封隔器的下方;气体注入管路和水注入管路穿过所述油管穿越封隔器与气液混合器连接,且在气体注入 ...
【技术特征摘要】
1.海洋天然气水合物生产井井筒携砂规律仿真系统,其特征在于,包括试验井子系统、水气注入子系统、分离子系统以及井筒监测子系统;所述试验井子系统包括模拟井筒以及安装在模拟井筒内的模拟套管、模拟油管、气液混合器、防塌孔板、导流器、气体注入管路和水注入管路;所述模拟井筒为全尺寸天然气水合物开采模拟井,模拟井筒的井口设置有井口防喷器;模拟油管设置在模拟套管内,采用实际现场尺寸规格的普通油管,模拟油管的管鞋处安装有油套环空封隔器,座封实现模拟套管与模拟油管环空的封隔;气液混合器为环形结构,设置在模拟井筒的底部,其上端安装有测试电磁阀,下端与导流器连通;模拟套管与气液混合器连接,且其外径与气液混合器的环形内径相等;防塌孔板为圆形金属多孔板,其外径与模拟套管内径相同,安装在模拟套管内壁管鞋处;防塌孔板、导流器及气液混合器环空所形成的空间为模拟地层砂的填装空间;模拟套管的管鞋处还安装有油管穿越封隔器,以密封模拟套管与模拟井筒井壁之间的环空,且沿模拟套管的圆周方向均匀设置有多个通孔,所述通孔位于防塌孔板上方且位于油管穿越封隔器的下方;气体注入管路和水注入管路穿过所述油管穿越封隔器与气液混合器连接,且在气体注入管路和水注入管路与气液混合器连接处分别安装有单向阀;所述水气注入子系统分别与分离子系统和井口防喷器连接,水气注入子系统包括设置在地面上的高压气瓶组和水箱,分离子系统包括设置在地面上的气液固分离器,水箱通过一注入泵与水注入管路相连,且水箱与气液固分离器的液路出口相连接,用于向模拟井筒内注水并回收返出的循环水;高压气瓶组与气体注入管路及气液固分离器的气路出口相连接,用于向模拟井筒内注气并回收返出的气体,实现气、液循环,在高压气瓶组与气体注入管路之间安装有阀门F1,注入泵与水注入管路之间安装有阀门F2,气液固分离器与模拟油管、高压气瓶组和水箱之间分别安装有阀门F3、阀门F4和阀门F5;所述井筒监测子系统包括电阻成像仪、电容成像仪以及相对设置在模拟油管内壁上的温度传感器和压力传感器;电阻成像仪为内径与模拟油管内径一致的环状结构,电阻成像仪两端分别为与模拟油管配合的公扣和母扣,作为模拟油管的连接件连接在模拟油管上;电容成像仪为内径与模拟油管内径一致的环状结构,电容成像仪两端分别为能够与模拟油管配合的公扣和母扣,作为模拟油管的连接件连接在模拟油管上;电阻成像仪和电容成像仪通过连接接箍串接在模拟油管上,且温度传感器和压力传感器分别安装在连接接箍内壁等高部位处。2.根据权利要求1所述的生产井井筒携砂规律仿真系统,其特征在于:所述电阻成像仪由16个电极环形排列构成,四点法层析成像测量。3.根据权利要求1所述的生产井井筒携砂规律仿真系统,其特征在于:所述电容成像仪由16个电极环形排列构...
【专利技术属性】
技术研发人员:李彦龙,胡高伟,陈强,王代刚,黄丽,刘昌岭,万义钊,
申请(专利权)人:青岛海洋地质研究所,
类型:发明
国别省市:山东,37
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