一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，涉及天然气水合物开发领域。装置包括供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统、生产系统以及监控系统，本发明专利技术装置采用填砂箱作为模拟系统的主体，可模拟排式水平井网，通过供气系统、供液系统向模拟系统中供给天然气和水形成天然气水合物，通过压裂系统对模拟天然气水合物储藏实施压裂作业，通过注水系统注入驱替水及化学剂以模拟化学驱开采，通过生产系统对采出气及水实施收集，通过监控系统对实验过程实施全程监控，本发明专利技术实验装置采用三维方式对化学驱开采天然气水合物实施模拟，对天然气水合物化学驱开采机理研究有一定的指导作用。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置
本专利技术公开了一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，涉及天然气水合物开发领域，具体是用于模拟排式水平井化学驱开采天然气水合物的一种室内实验装置。
技术介绍
天然气水合物(naturalgashydrate，简称NGH)，是天然气在一定的低温、高压下与水形成的非化学计量笼形化合物，也被称为“可燃冰”。1m3天然气水合物可含164m3甲烷气和0.8m3的水。“可燃冰”是天然气的附生产品，应用范围与天然气大致相同，是一种典型的石油替代品。“可燃冰”极易燃烧，在同等条件下，“可燃冰”燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要高出数十倍，被誉为“属于末来的超级能源”。我国的可燃冰储量十分丰富，根据调查研究，我国的天然气水合物主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带。人为地打破天然气水合物稳定存在的相平衡条件，促使其分解，是目前开发天然气水合物的主要方法。根据天然气水合物的平衡相图，大体上可分为加热法、化学法、降压法三类。加热法：此方法主要是将蒸汽、热水、热盐水或其它热流体介质从地面泵入天然气水合物储层，也可采用开采重油时使用的火驱法或利用钻柱加热器。热开采技术的主要不足是会造成大量的热损失，效率很低。添加化学剂：某些化学剂，诸如盐水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化学剂可以改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度。添加化学剂最大的缺点是费用太昂贵。由于大洋中天然气水合物的压力较高，因而不宜采用此方法。降压法：通过降低压力而引起天然气水合物稳定的相平衡曲线的移动，从而达到促使天然气水合物分解的目的。开采水合物层之下的游离气是降低储层压力的一种有效方法，另外通过调节天然气的提取速度可以达到控制储层压力的目的，进而达到控制水合物分解的效果。降压法最大的特点是不需要昂贵的连续激发，因而其可能成为今后大规模开采天然气水合物的有效方法之一。然而目前天然气水合物开采技术仍处于摸索阶段，世界各国对天然气水合物的开发尚未制定出一套成型的标准，室内实验研究的方法仍是可燃冰开采技术研究的主体，CN101710088A公布一种天然气水合物生成与分解测试方法及装置，通过一维填砂电阻率模型管对天然气水合物实施模拟实验。CN103206210B公布一种热流体压裂开采天然气水合物藏的实验装置，通过水合物岩芯三轴压裂系统、压裂注水系统、天然气开采系统和声发射监测系统实施天然气水合物模拟实验。CN101246117B公布一种天然气水合物合成与宏观力学性质综合实验系统，通过天然气水合物合成模块、力学性质实验模块和微观测量模块对天然气水合物进行模拟实验。上述专利设备无法模拟水平井开采天然气水合物，且无法达到可视化实验。CN105909224A公布一种双水平井电加热辅助降压开采天然气水合物的实验装置及工作方法，通过注气系统、电力系统、天然气水合物反应系统、数据监测处理系统、气液分离计量系统对天然气水合物进行模拟实验。但是单纯使用电力系统加热天然气水合物储藏无法模拟实际生产中水平井驱替作业。有鉴于此，本专利技术人提出一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，以满足目前三维模拟实验装置的要求，并克服现有技术的缺陷，且本专利技术装置主体为透明可视材质，可对化学驱开采天然气水合物进行更细致的观察。
技术实现思路
本专利技术公开了一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，装置包括供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统、生产系统以及监控系统，本专利技术装置采用填砂箱作为模拟系统的主体，通过供气系统、供液系统向模拟系统中供给天然气和水形成天然气水合物，通过压裂系统对模拟天然气水合物储藏实施压裂作业，通过注水系统注入驱替水及化学剂以模拟化学驱开采，通过生产系统对采出气及水实施收集，通过监控系统对实验过程实施全程监控，本专利技术实验装置采用三维方式对化学驱开采天然气水合物实施模拟，对天然气水合物化学驱开采机理研究有一定的指导作用。其中所述供气系统与模拟系统相连接，所述供液系统与模拟系统相连接，所述压裂系统与模拟系统相连接，所述注水系统与模拟系统相连接，所述生产系统与模拟系统相连接，所述监控系统分别与所述供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统和生产系统相连接。所述供气系统用于为所述模拟系统内部合成天然气水合物提供天然气；所述供液系统用于为所述模拟系统内部合成天然气水合物提供水；所述压裂系统用于对模拟系统实施压裂作业；所述注水系统用于为所述模拟系统注入驱替水和化学剂，用以模拟实际生产中注水井；所述生产系统用于采出所述模拟系统中产生的天然气和水，并分析所述产出气产量、水产量，用以模拟实际生产中生产井；所述模拟系统用于模拟天然气水合物藏压力、温度、饱和度、渗透率及常规地层参数，并模拟在天然气水合物藏中排式水平井布井方式；所述监控系统用于实时收集所述供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统、生产系统工作参数，记录工作参数所产生的数据，并通过监控系统控制实验操作。优选的，本专利技术的供气系统包括天然气瓶、调节阀门、增压装置、气体流量计、压力传感器、温度传感器、高压管线、分接阀门；天然气瓶出口通过高压管线连接于增压装置入口，调节阀门位于天然气瓶和增压装置之间，起到调节天然气供给速度作用，增压装置出口通过高压管线连接于分接阀门入口，气体流量计、压力传感器、温度传感器位于增压装置与分接阀门之间，起到监测气体流量、压力、温度的作用，分接阀门出口与所述模拟系统相连接。所述供气系统中天然气瓶为常规室内实验设备，所述调节阀门为具有信号传输及远程控制功能的常规调节阀门设备，所述气体流量计、压力传感器、温度传感器为具有信号传输功能的常规室内实验设备，所述分接阀门为具有分流功能的常规室内实验设备，所述增压装置可以是恒速泵组、恒流泵组、恒压泵组以及其他应用于室内实验的泵组。优选的，本专利技术的供液系统包括储水装置、调节阀门、增压装置、液体流量计、压力传感器、温度传感器、高压管线、分接阀门；储水装置出口通过高压管线连接于增压装置入口，调节阀门位于储水装置和增压装置之间，起到调节水供给速度作用，增压装置出口通过高压管线连接于分接阀门入口，液体流量计、压力传感器、温度传感器位于增压装置与分接阀门之间，起到监测液体流量、压力、温度的作用，分接阀门出口与所述模拟系统相连接。所述供液系统中储水装置包括水瓶、中间容器、烧杯及其他具有储水功能的常规室内实验设备，所述储水装置内部液体包括地层水、海水、模拟地层水及其他实验用水，所述调节阀门为具有信号传输及远程控制功能的常规调节阀门设备，所述液体流量计、压力传感器、温度传感器为具有信号传输功能的常规室内实验设备，所述分接阀门为具有分流功能的常规室内实验设备，所述增压装置可以是恒速泵组、恒流泵组、恒压泵组以及其他应用于室内实验的泵组。优选的，本专利技术的压裂系统包括储水装置、搅拌装置、调节阀门、增压装置、液体流量计、压力传感器、温度传感器、高压管线、止回阀、注水井连接装置；储水装置出口通过高压管线连接于搅拌装置入口，用于将储水装置内部配液水供入搅拌装置，并在搅拌装置中混合配液水和添加剂形成压裂液，搅拌装置出口通过高压管线连接增压装置入口，调节阀门位于搅拌装置和增压装置之间，增压装置出口通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，其特征在于，所述实验装置包括供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统、生产系统以及监控系统；其中所述供气系统与模拟系统相连接，所述供液系统与模拟系统相连接，所述压裂系统与模拟系统相连接，所述注水系统与模拟系统相连接，所述生产系统与模拟系统相连接，所述监控系统分别与所述供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统和生产系统相连接；所述供气系统用于为所述模拟系统内部合成天然气水合物提供天然气；所述供液系统用于为所述模拟系统内部合成天然气水合物提供水；所述压裂系统用于对模拟系统实施压裂作业；所述注水系统用于为所述模拟系统注入驱替水和化学剂，用以模拟实际生产中注水井；所述生产系统用于采出所述模拟系统中产生的天然气和水，并分析所述产出气产量、水产量，用以模拟实际生产中生产井；所述模拟系统用于模拟天然气水合物藏压力、温度、饱和度、渗透率及常规地层参数，并模拟在天然气水合物藏中排式水平井布井方式；所述监控系统用于实时收集所述供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统、生产系统工作参数，记录工作参数所产生的数据，并通过监控系统控制实验操作。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，其特征在于，所述实验装置包括供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统、生产系统以及监控系统；其中所述供气系统与模拟系统相连接，所述供液系统与模拟系统相连接，所述压裂系统与模拟系统相连接，所述注水系统与模拟系统相连接，所述生产系统与模拟系统相连接，所述监控系统分别与所述供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统和生产系统相连接；所述供气系统用于为所述模拟系统内部合成天然气水合物提供天然气；所述供液系统用于为所述模拟系统内部合成天然气水合物提供水；所述压裂系统用于对模拟系统实施压裂作业；所述注水系统用于为所述模拟系统注入驱替水和化学剂，用以模拟实际生产中注水井；所述生产系统用于采出所述模拟系统中产生的天然气和水，并分析所述产出气产量、水产量，用以模拟实际生产中生产井；所述模拟系统用于模拟天然气水合物藏压力、温度、饱和度、渗透率及常规地层参数，并模拟在天然气水合物藏中排式水平井布井方式；所述监控系统用于实时收集所述供气系统、供液系统、模拟系统、压裂系统、注水系统、生产系统工作参数，记录工作参数所产生的数据，并通过监控系统控制实验操作。2.如权利要求1所述的一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，其特征在于，所述供气系统包括天然气瓶、调节阀门、增压装置、气体流量计、压力传感器、温度传感器、高压管线、分接阀门；天然气瓶出口通过高压管线连接于增压装置入口，调节阀门位于天然气瓶和增压装置之间，起到调节天然气供给速度作用，增压装置出口通过高压管线连接于分接阀门入口，气体流量计、压力传感器、温度传感器位于增压装置与分接阀门之间，起到监测气体流量、压力、温度的作用，分接阀门出口与所述模拟系统相连接。3.如权利要求1所述的一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，其特征在于，所述供液系统包括储水装置、调节阀门、增压装置、液体流量计、压力传感器、温度传感器、高压管线、分接阀门；储水装置出口通过高压管线连接于增压装置入口，调节阀门位于储水装置和增压装置之间，起到调节水供给速度作用，增压装置出口通过高压管线连接于分接阀门入口，液体流量计、压力传感器、温度传感器位于增压装置与分接阀门之间，起到监测液体流量、压力、温度的作用，分接阀门出口与所述模拟系统相连接。4.如权利要求1所述的一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，其特征在于，所述压裂系统包括储水装置、搅拌装置、调节阀门、增压装置、液体流量计、压力传感器、温度传感器、高压管线、止回阀、注水井连接装置；储水装置出口通过高压管线连接于搅拌装置入口，用于将储水装置内部配液水供入搅拌装置，并在搅拌装置中混合配液水和添加剂形成压裂液，搅拌装置出口通过高压管线连接增压装置入口，调节阀门位于搅拌装置和增压装置之间，增压装置出口通过高压管线连接于注水井连接装置，液体流量计、压力传感器、温度传感器、止回阀位于增压装置与注水井连接装置之间，起到监测压裂液流量、压力、温度的作用，并防止压裂液回流，注水井连接装置与所述模拟系统相连接。5.如权利要求1所述的一种模拟天然气水合物排式水平井化学驱开采的装置，其特征在于，所述注水系统包括储水装置、调节阀门、增压装置、液体流量计、压力传感器、温度传感器、高压管线、三通接头、止回阀、液体中间容器、搅拌装置、分接阀门、注水井连接装置；储水装置出口通过高压管线连接于增压装置入口，调节阀门位于储水装置和增压装置之间，起到调节驱替水供给速度作用，增压装置出口通过高压管线连接于三通接头入口，液体流量计、压力传感器、温度传感器、止回阀位...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁鹏飞，张晓丽，
申请(专利权)人：大庆东油睿佳石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23