水合物开采井机械筛管冲蚀评价仿真系统及其仿真测试方法技术方案

本发明专利技术公开一种水合物开采井机械筛管冲蚀评价仿真系统及其仿真测试方法，所述仿真系统包括井下子系统、地面子系统及数据采集分析子系统，能够满足实际天然气水合物开采井筛管工况的全尺寸仿真，仿真结果可以直接用于海洋天然气水合物开采井筛管冲蚀破坏情况评估；首创性地将筛管冲蚀和实际水合物生产井工况条件相结合，通过压力传感器、压差传感器、在线激光粒度仪与井口出砂浓度测量仪联合，实现筛管冲蚀状况的实时监测，通过模拟实验可以得到筛管在水合物生产条件下的冲蚀破坏规律，评价筛管在水合物开采过程中的抗冲蚀适应性，进而为天然气水合物开采井筛管外保护罩导流槽的设计、筛管类型的优选、降压控砂方案的风险提示及储存的改造区间选择提供数据支撑。

Simulation system and simulation test method for erosion evaluation of mechanical sieve tube in hydrate mining well

The invention discloses a hydrate mining simulation system and simulation test method evaluation wells mechanical screen erosion, underground sub system, ground subsystem and data acquisition and analysis subsystem includes the simulation system can satisfy the actual natural gas hydrate exploitation conditions of the full size screen simulation, the simulation results can be directly used for marine gas hydrate wells liner erosion assessment; the first to control erosion and actual hydrate production wells conditions combined by pressure sensor, pressure sensor, on-line laser particle size analyzer and wellhead sand concentration measuring instrument, to achieve real-time monitoring screen erosion condition, the simulation experiment of erosion screen in hydrate production conditions destruction, evaluation of screen in hydrate mining process of erosion and adaptability. Natural gas hydrate mining wells screen protective shroud guide groove design, screen type selection, pressure sand control scheme risk warning and storage transformation interval selection to provide data support.

【技术实现步骤摘要】
水合物开采井机械筛管冲蚀评价仿真系统及其仿真测试方法
本专利技术涉及海洋天然气水合物资源开发工程
,具体涉及一种能够进行水合物开采井管内防砂筛管冲蚀过程仿真、冲蚀参数评价及基于冲蚀仿真结果优选筛管的仿真系统及其仿真测试方法。
技术介绍
天然气水合物是上世纪70年代发现的一种稳定存在了百万年的天然气能源，这种像冰一样的固体含烃化合物赋存与海洋和冻土中。世界各国就天然气水合物的开发展开了竞争，目前全球已进行过数次大型试采，我国也于2017年对南海神狐海域的天然气水合物进行了试采实验，获得了60天30.9万方产气的良好试采效果。本次神狐海域天然气水合物试采过程中，基于三相控制开采理论，对泥砂、气液产出规律进行实时调控，防止了储层失稳和井底筛管的冲蚀，因此出砂控制是保证我国首次海域天然气水合物试采成功的关键之一。一般而言，天然气水合物资源储层本身埋深浅、胶结差，水合物分解作用导致地层胶结强度进一步降低，原始弱固结储层甚至可能完全转化为流砂地层，因此天然气水合物开采过程不可避免的会发生出砂。日本于2013年在NankaiTrough进行了海上天然气水合物试采实验，实验中使用了裸眼管外砾石本文档来自技高网...

【技术保护点】
水合物开采井机械筛管冲蚀评价仿真系统，与实际施工工具为1:1对应关系，其特征在于，仿真实验过程中，该系统形成一封闭的高压循环系统，包括井下子系统、地面子系统及数据采集分析子系统；所述井下子系统包括模拟井筒以及设置在模拟井筒内的模拟油管、机械筛管、机械筛管封堵器、油管穿越封隔器、气液混合器、预置供砂器、气体分离器、气体注入管线、液体注入管线及补液反冲管线；模拟井筒的井口处设置有井口防喷闸板，井口防喷闸板上安装有气体注入管线接口、液体注入管线接口、气体产出管路接口、水砂产出管路接口和补液反冲管线接口，且各管路接口安装有对应的闸阀；模拟油管的下端与机械筛管相连，机械筛管封堵器安装在机械筛管的底部；油...

【技术特征摘要】
1.水合物开采井机械筛管冲蚀评价仿真系统，与实际施工工具为1:1对应关系，其特征在于，仿真实验过程中，该系统形成一封闭的高压循环系统，包括井下子系统、地面子系统及数据采集分析子系统；所述井下子系统包括模拟井筒以及设置在模拟井筒内的模拟油管、机械筛管、机械筛管封堵器、油管穿越封隔器、气液混合器、预置供砂器、气体分离器、气体注入管线、液体注入管线及补液反冲管线；模拟井筒的井口处设置有井口防喷闸板，井口防喷闸板上安装有气体注入管线接口、液体注入管线接口、气体产出管路接口、水砂产出管路接口和补液反冲管线接口，且各管路接口安装有对应的闸阀；模拟油管的下端与机械筛管相连，机械筛管封堵器安装在机械筛管的底部；油管穿越封隔器设置在模拟井筒与模拟油管所形成的环空中，气体注入管线和液体注入管线穿过所述油管穿越封隔器与固定设置在模拟井筒底部的气液混合器相连；预置供砂器设置在机械筛管和气液混合器之间，且位于油管穿越封隔器的下方；气体分离器设置在模拟油管内，位于模拟油管与机械筛管接箍处并与模拟油管密封连接，气体分离器的出口端与模拟井筒和模拟油管所形成的环空连通；补液反冲管线设置在模拟油管内，且其出口位于气体分离器的上方；所述地面子系统包括气体供给回收罐组、仿真注水箱及携砂补水箱；气体供给回收罐组的出口端安装有调压阀，并通过管线与井口防喷闸板上的气体注入管线接口相连，气体供给回收罐组的入口端安装有单向阀，并通过管线与井口防喷闸板上的气体产出管路接口相连；仿真注水箱的入口端与数据采集分析子系统的在线激光粒度仪相连，其出口端与井口防喷闸板上的液体注入管线接口相连接；携砂补水箱的入口端与仿真注水箱通过高压管线相连，且在两者之间的高压管线上设置有背压阀，携砂补水箱的出口端通过高压管线与井口防喷闸板上的补液反冲管线接口相连；仿真注水箱通过液体注入管线向气液混合器中注水，携砂补水箱通过补液反冲管线将液体注入气体分离器的上部，将部分发生沉积的砂粒通过模拟油管产出；所述数据采集分析子系统包括数据采集计算机以及与其相连的在线激光粒度仪、井口出砂浓度测量仪、压力传感器和压差传感器，压力传感器和压差传感器均与数据采集计算机相连；其中，在线激光粒度仪和井口出砂浓度测量仪设置在地面上，两者以串联方式连接在水砂产出管路接口与仿真注水箱之间，压力传感器包括分别安装在气液混合器内部和机械筛管封堵器上方的压力传感器P1和压力传感器P2，压差传感器包括分别安装在被测机械筛管的上下两端的压差传感器dP2和压差传感器dP2。2.根据权利要求1所述的水合物开采井机械筛管冲蚀评价仿真系统，其特征在于，所述预置供砂器为横截面为圆环状的柱体结构，包括内侧壁、外侧壁以及上顶板和下底板，内侧壁和外侧壁与上顶板和下底板之间形成的环腔中填充有模拟地层砂；且所述内侧壁包括上内侧壁和下内侧壁，外侧壁包括上外侧壁和下外侧壁，下内侧壁和下外侧壁均采用多孔网板，且下外侧壁的多孔网板的孔径小于下内侧壁的多孔网板的孔径，下内侧壁和下外侧壁组成预置供砂器的下部带孔段，上内侧壁和上外侧壁组成预置供砂器的上部密封段。3.根据权利要求2所述的水合物开采井机械筛管冲蚀评价仿真系统，其特征在于，所述下部带孔段和上部密封段之间通过螺纹连接，且下部带孔段的高度可调。4.根据权利要求2或3所述的水合物开采井机械筛管冲蚀评价仿真系统，其特征在于，所述的仿真注水箱包含一密闭耐高压水箱，耐高压水箱上设置有一水箱注入孔和水箱排出孔，耐高压水箱内设置有泥砂过滤器和液位计，所述泥沙过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦龙，刘浩伽，胡高伟，刘昌岭，万义钊，吴能友，陈强，卜庆涛，
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