一种海底无上覆致密盖层水合物开采诱发灾害实验模拟研究装置与实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种海底无上覆致密盖层水合物开采诱发灾害实验模拟研究装置与实验方法，包括大气‑深水‑地层自然环境可视化模拟系统、天然气水合物注采模拟系统、温度控制系统、压力控制系统、数据采集系统和影像采集系统；本发明专利技术设计合理、功能完善且使用操作简便，实现了对大气‑深水‑地层环境无上覆致密盖层地层整体的形变、海水扰动以及大气中甲烷浓度变化的全方位宏观模拟。通过相应温度、压力以及气体浓度传感器对模拟过程中的相关数据进行实时监控，利用摄影装置对模拟过程进行全程图像采集。弥足了水合物开采过程储层模拟和环境模拟的不足，对由此造成的地质环境灾害的触发机制的认识与研究具有重要意义。

An experimental simulation study device and experimental method for mining disaster caused by hydrate formation without overburden and tight cover in the seabed

The invention relates to an experimental simulation research device and experimental method for the induced disaster induced disaster in the non overlying dense cover layer of the seabed, including the visualization simulation system of the natural environment, the gas hydrate injection and production simulation system, the temperature control system, the pressure control system, the data acquisition system and the image acquisition system. The invention is reasonable in design, perfect in function and simple in operation, and realizes the omnidirectional macro simulation of the overall deformation, sea water disturbance and the change of methane concentration in the atmosphere. Through the corresponding temperature, pressure and gas concentration sensor, the related data in the simulation process are monitored and monitored in real time, and the whole process image acquisition is carried out by the camera. The lack of reservoir simulation and environmental simulation in the process of hydrate mining is of great significance to the understanding and research of the triggering mechanism of the geological environmental disasters.

【技术实现步骤摘要】
一种海底无上覆致密盖层水合物开采诱发灾害实验模拟研究装置与实验方法
本专利技术涉及一种海底无上覆致密盖层水合物开采诱发灾害实验模拟研究装置与实验方法，属于天然气水合物开采诱发灾害实验模拟

技术介绍
天然气水合物是天然气和水在一定的温度和压力条件下形成的笼型结晶化合物，广泛分布于大陆外边缘和永冻土带。其具有分布范围广、资源储量大，能量密度高等特点，本世纪中叶天然气水合物有望成为一种最为普及的能源燃料。然而，普遍认为天然气水合物的开发也会带来一系列负面环境影响，如加剧温室效应，引发地壳变动等地质灾害，破坏海洋生物群种。在自然界中压力和温度微小的变化都会引起天然气水合物分解，并向大气释放甲烷气体。在开发天然气水合物过程中甲烷气体泄漏进入大气势必加剧温室效应，造成温度升高，这将引起永冻土带之下的天然气水合物自动分解，温室效应进一步加剧；开采造成水合物分解，释放气体而留下水，即固态水合物变成液态水，这可能导致沉积物物理性质、地球物理性质以及地球化学性质发生变化，引发地壳变动及海底滑塌；海底沉积物中的天然气水合物分解的甲烷进入水体，与溶解氧发生反应，使得海水中溶解氧浓度降低，同时全球气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底无上覆致密盖层水合物开采诱发灾害实验模拟研究装置，包括大气‑深水‑地层自然环境可视化模拟系统、天然气水合物注采模拟系统、温度控制系统、压力控制系统、数据采集系统和影像采集系统；其中，天然气水合物注采模拟系统与大气‑深水‑地层自然环境可视化模拟系统内部连接，用于向大气‑深水‑地层自然环境可视化模拟系统注入热流体并收集排出气体，实现模拟水合物储层的注热流体开发；温度控制系统与大气‑深水‑地层自然环境可视化模拟系统外表面连接，用于控制和调节大气‑深水‑地层自然环境可视化模拟系统的实验温度；压力控制系统与大气‑深水‑地层自然环境可视化模拟系统内部连接，用于控制和调节大气‑深水‑地层自然环境...

【技术特征摘要】
1.一种海底无上覆致密盖层水合物开采诱发灾害实验模拟研究装置，包括大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统、天然气水合物注采模拟系统、温度控制系统、压力控制系统、数据采集系统和影像采集系统；其中，天然气水合物注采模拟系统与大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统内部连接，用于向大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统注入热流体并收集排出气体，实现模拟水合物储层的注热流体开发；温度控制系统与大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统外表面连接，用于控制和调节大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统的实验温度；压力控制系统与大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统内部连接，用于控制和调节大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统的实验压力；数据采集系统与大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统连接，用于获取实验过程中的实验数据，并将实验数据传输给计算机，由计算机进行实验数据的分析计算；影像采集系统用于捕捉大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统的实验图像，并将试验图像传输给计算机，由计算机进行实验图像的分析计算。2.如权利要求1所述的实验模拟研究装置，其特征在于，所述大气-深水-地层自然环境可视化模拟系统包括高压反应釜外壳、上循环水管道、下循环水管道、保温层、分层隔热板以及模拟对象；上循环水管道和下循环水管道分别环绕在高压反应釜外壳外表面并通过分层隔热板进行隔离设置，再由保温层包裹，模拟对象置于高压反应釜外壳内。3.如权利要求2所述的实验模拟研究装置，其特征在于，所述模拟对象包括气体、水、砂土和模拟水合物，在高压反应釜外壳内由上而下依次形成气体层、水层、砂土层和模拟水合物层。4.如权利要求3所述的实验模拟研究装置，其特征在于，所述水包括蒸馏水或盐水；所述模拟水合物为冰、水合物或水合物与砂子的混合物，冰为蒸馏水冷凝制成，水合物为蒸馏水与甲烷、或蒸馏水与二氧化碳制成，砂子为具有均匀目数的模拟地层砂。5.如权利要求3所述的实验模拟研究装置，其特征在于，所述天然气水合物注采模拟系统包括热流体发生器、控制阀、液体流量计、注入井模拟管柱、气体收集器、气体流量计、采出井模拟管柱和气水分离器；注入井模拟管柱和采出井模拟管柱分别插入高压反应釜外壳内部且底端均位于模拟水合物层，采出井模拟管柱的底端连接气水分离器，热流体发生器通过热流体泵与注入井模拟管柱顶端连接，注入井模拟管柱上还连接控制阀和液体流量计，气体收集器与采出井模拟管柱顶端连接，采出井模拟管柱上还连接控制阀和气体流量计。6.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，徐加祥，郑黎明，蒲春生，陆雷超，黄飞飞，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37