筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统，包括：反应釜，气液混输盘管，高速摄像机，以及数据采集处理模块，所述反应釜安装在低温恒温箱内旋转支架上，包括蓝宝石釜体、位于釜体内筛网组件及安装在釜体两端的出口端盖和入口端盖，所述高速摄像机安装在低温恒温箱内部正对反应釜的位置，用以捕获蓝宝石釜体内视频数据，所述数据采集处理模块用以采集循环泵泵速数据、气液比、系统温度、压力及高速摄像机视频数据并处理。本系统可为天然气水合物开采井不同井身结构条件下(垂直井、水平井或多分支孔)井底筛网控砂附加表皮系数计算及精准降压控温方案的制定提供基础数据，为天然气水合物开采井的出砂管理体系提供有力的支撑。

Visual Evaluation System of Hydrate Generation and Blockage in Screen Mesh

The utility model provides a visualized evaluation system for hydrate formation and blockage in screen mesh, which comprises a reaction kettle, a gas-liquid mixed coil, a high-speed camera, and a data acquisition and processing module. The reaction kettle is installed on a rotating support in a cryostat box, including a sapphire kettle body, a screen mesh assembly in the kettle body and a safety device. The high-speed camera is installed in the position opposite to the reactor inside the cryostat to capture the video data in the sapphire kettle. The data acquisition and processing module is used to collect the data of pump speed, gas-liquid ratio, system temperature, pressure and high-speed camera video of the circulating pump. Data and processing. This system can provide basic data for calculating additional skin factor of bottom hole screen sand control and formulating precise pressure and temperature control scheme under different wellbore structure conditions (vertical well, horizontal well or multi-branch hole), and provide strong support for sand production management system of gas hydrate production wells.

【技术实现步骤摘要】
筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统
本技术属于天然气水合物开采领域，涉及海洋水合物开采过程中井底机械筛管类介质堵塞造成水合物井产能下降程度评价技术方向，具体涉及一种实际开采条件下筛管网片中水合物二次生成堵塞规律的评价系统。
技术介绍
我国周边海域赋存大量的天然气水合物资源，成功开采天然气水合物资源将有助于改善我国能源结构。2017年我国在南海神狐海域的泥质粉砂型储层中开展了为期60d的首次海域天然气水合物试采，获得了30.9万方的累产气量，获得了产气时长和累产气量两项实际记录，使我国在天然气水合物资源开发国际竞争中处于领先地位。随着试采的不断开展和对试采现象认识的不断深入，申请人发现一些原先没有考虑到的工程地质现象，已然对天然气水合物的产业化进程造成了极大困扰。比如控砂介质的工况分析、地层及管路中水合物的二次生成等。申请人更进一步地研究发现：天然气水合物开采过程中控砂筛管附加表皮系数的增大，不仅仅是由于泥质颗粒的堵塞，更重要的是在一定压降、产气产水和井底温度条件下，控砂筛管表面特别是筛网表面水合物二次生成导致的附加压降的升高。常规的关于控砂介质造成产能影响的评价方法，主要考虑泥质颗粒的堵塞，此法已完全无法满足天然气水合物开采井风险评估的需求；水合物开采井中筛管堵塞风险、堵塞规律及其对产能影响的评价必须综合考虑泥质堵塞和水合物二次生成堵塞两方面的叠加效应。其中前者可以借鉴常规油气中泥质堵塞的评价方法，但后者为天然气水合物开采井独有的新问题，目前国内外对此的研究均为空白。因此，本技术的目的就是提出一种筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价装置及方法，以解决目前天然气水合物开采井井底筛管评价所面临的瓶颈。
技术实现思路
本技术针对目前常规的关于控砂介质造成产能影响的评价方法无法满足天然气水合物开采井风险评估的需求，提供一种可视化的、用于实时观察控砂筛管筛网网片两侧水合物二次生成、富集及堵塞规律的实验装置与方法，从而为天然气水合物开采井不同井身结构条件下(垂直井、水平井或多分支孔)井底筛网控砂附加表皮系数计算及精准降压控温方案的制定提供基础数据，为天然气水合物开采井的出砂管理体系提供有力的支撑。本技术是采用以下的技术方案实现的：本技术提出一种筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统，包括：反应釜，安装在低温恒温箱内旋转支架上，包括蓝宝石釜体、位于釜体内筛网组件及安装在釜体两端的出口端盖和入口端盖，两端盖外侧均连接高压金属管；气液混输盘管，其入口端通过循环泵连接至反应釜出口端盖，中部连接供水泵和甲烷气瓶，出口端连接真空泵及反应釜的入口端盖，气液混输盘管安装在密闭低温水浴箱内，高速摄像机安装在低温恒温箱内部正对反应釜的位置，用以捕获蓝宝石釜体内视频数据，获取筛网中水合物二次生成堵塞发生时筛网周围的流动型态变化情况；数据采集处理模块，用以采集循环泵泵速数据、气液比、系统温度、压力及高速摄像机视频数据并处理。进一步地，所述筛网组件包括筛网网片、筛网网片支架，所述筛网网片为实际井底筛管所用的筛网，筛网网片安装在筛网网片支架上，呈长筒状，整体横置，所述筛网网片支架包括圆形筛网支架底板、筛网支架接头以及位于同一圆柱面的6-10条肋条，所述肋条一端固定在圆形筛网支架底板上，另一段固定在筛网支架接头上，所述筛网支架底板的直径等同出口端盖外侧高压金属管的直径。进一步地，所述反应釜入口端盖的内侧连接喇叭入流口，该入流口包括喇叭外衬与喇叭内衬，之间采用密封轴承连接，轴承外缘与外衬内缘过盈配合，轴承内缘固定有连接旋塞，所述连接旋塞为一锥面钢块，连接旋塞与喇叭内衬上部焊接，连接旋塞内部设有螺旋分布的流道，流道出口在连接旋塞侧壁，入口在连接旋塞上方。进一步地，所述喇叭内衬下缘外径与筛网支架底板的直径相同，所述入口端盖和出口端盖外的高压金属管上分别开有测压孔，两者之间连接差压计，入口端盖上的测压孔通过引压管深入到反应釜中部，所述气液混输盘管出口端通过三向转换阀门连接真空泵，另外，还包括水浴制冷柜用以给所述密闭低温水浴箱降温。进一步地，所述的蓝宝石釜体内径30mm，长度为150mm；所述筛网网片长度为100mm，筛网支架底板直径为20mm；所述气液混输盘管在闭低温水浴箱内的有效长度为30m。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：本技术能够可视化观察筛网介质中不同温压-流动工况下天然气水合物的生成、富集情况，并可以通过进行室内模拟实验建立水合物二次生成造成井底控砂介质附加表皮系数响应规律的计算模型，为天然气水合物开采井控砂介质产能影响规律评价提供依据，为以防止筛管中水合物二次生成为优化目标之一的天然气水合物开采井井底降压方案的制定提供帮助。本技术通过筛网网片的多层结构设计和筛网网片支架底板与反应釜出口端盖上的高压金属管之间的等直径设计，使实验过程中测量得到的反应釜入口-出口的压力差可以近似认为是实测的筛网网片两侧的压差，有效避免了在蓝宝石釜体表面钻孔测压的难点。本技术喇叭入流口的结构设计，一方面避免流入的气液两相流体对筛网网片支架的直接冲击，有效保护反应釜与筛网网片支架间的密封，另一反面更重要的是促进气液两相流垂直于筛网网片流入筛网内部，形成模拟径向流，尽可能模拟真实井底流动情况。附图说明图1为本技术实施例所述筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价装置示意图；图2为本技术实施例所述筛网水合物堵塞模拟反应釜示意图；图3为本技术实施例所述筛网组件结构示意图；图4为本技术实施例所述筛网组件侧向结构示意图；图5为本技术实施例所述喇叭入流口结构示意图；图6为本技术实施例所述喇叭入流口俯视结构示意图；图7为本技术实施例所述连接旋塞结构示意图；图8本技术实施例所述的筛网中水合物生成堵塞规律模拟方法流程图。以上各图中：1、筛网水合物堵塞模拟反应釜；2、低温恒温箱；3、真空泵；4、密闭低温水浴箱；5、气液混输盘管；6、甲烷气瓶；7、水浴制冷柜；8、供水泵；9、循环泵；10、高速摄像机；11、数据采集模块；12、反应釜入口端盖；13、蓝宝石釜体；14、连接卡箍；15、反应釜出口端盖；16、高压金属管；17、高压软管；18、旋转支架；19、喇叭入流口；20、筛网网片；21、密封胶圈；22、筛网网片支架肋条；23、筛网支架底板；24、筛网支架接头；25、连接旋塞；26、引压管；19-1、喇叭入流口连接螺纹；19-2、喇叭外衬；19-3、喇叭内衬；19-3-1、喇叭内衬导流流道；19-3-2、喇叭内衬下缘；19-3-3—喇叭内衬上部轴承；20-1、连接旋塞内部流道；25-1、连接旋塞内部流道；F1、F2、F3、F4、高压球阀；FC1、三向转换球阀；T1、温度测点；P1、P2、压力测点。具体实施方式为了能够更加清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。实施例一，本实施例提出一种筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统，参考图1，包括反应釜1、真空泵3、气液混输盘管5、甲烷气瓶6、供水泵8、循环泵9、水浴制冷柜7、高速摄像机10以及数据采集模块11。参考图2及图3，反应釜包括：蓝宝石釜体13、反应釜入口端盖12、连接卡箍14、反应釜出口端盖15、旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统，其特征在于，包括：反应釜，安装在低温恒温箱内旋转支架上，包括蓝宝石釜体、位于釜体内筛网组件及安装在釜体两端的出口端盖和入口端盖，两端盖外侧均连接高压金属管；气液混输盘管，其入口端通过循环泵连接至反应釜出口端盖，其中部连接供水泵和甲烷气瓶，其出口端连接真空泵及反应釜的入口端盖，气液混输盘管安装在密闭低温水浴箱内，高速摄像机，安装在低温恒温箱内部正对反应釜的位置，用以捕获蓝宝石釜体内视频数据；数据采集处理模块，用以采集循环泵泵速数据、气液比、系统温度、压力及高速摄像机视频数据并处理。

【技术特征摘要】
1.筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统，其特征在于，包括：反应釜，安装在低温恒温箱内旋转支架上，包括蓝宝石釜体、位于釜体内筛网组件及安装在釜体两端的出口端盖和入口端盖，两端盖外侧均连接高压金属管；气液混输盘管，其入口端通过循环泵连接至反应釜出口端盖，其中部连接供水泵和甲烷气瓶，其出口端连接真空泵及反应釜的入口端盖，气液混输盘管安装在密闭低温水浴箱内，高速摄像机，安装在低温恒温箱内部正对反应釜的位置，用以捕获蓝宝石釜体内视频数据；数据采集处理模块，用以采集循环泵泵速数据、气液比、系统温度、压力及高速摄像机视频数据并处理。2.根据权利要求1所述的筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统，其特征在于，所述筛网组件包括筛网网片及筛网网片支架，所述筛网网片安装在筛网网片支架上呈长筒状，整体横置，所述筛网网片支架包括圆形筛网支架底板、筛网支架接头以及位于同一圆柱面的6-10条肋条，所述肋条一端固定在圆形筛网支架底板上，另一段固定在筛网支架接头上，所述筛网支架底板的直径等同出口端盖外侧高压金属管的直径。3.根据权利要求1或2所述的筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统，其特征在于，所述反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦龙，吴能友，刘昌岭，李承峰，刘浩伽，陈强，刘乐乐，
申请(专利权)人：青岛海洋地质研究所，
类型：新型
国别省市：山东,37