一种深水天然气水合物井口稳定性实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种深水天然气水合物井口稳定性实验装置及方法。包括模拟钻井平台运动的平台运动模拟子系统、模拟施加在井口作用载荷的隔水管子系统、水合物井口组合子系统、模拟水合物受热分解的水合物模拟子系统以及用于对上述子系统进行控制和数据采集的数据采集处理及控制子系统；本发明专利技术可以模拟不同水合物藏物性、水合物加热分解、钻井平台运动等条件下对井口稳定性的影响，实现深水天然气水合物开采过程中井口力学稳定性的实验模拟。

An experimental device and method for wellhead stability of deep water natural gas hydrate

The invention relates to an experimental device and method for wellhead stability of deep water natural gas hydrate. It includes platform motion simulation subsystem for simulating drilling platform movement, riser subsystem for simulating applied load on wellhead, hydrate wellhead combination subsystem, hydrate simulation subsystem for simulating hydrate thermal decomposition, and data acquisition, processing and control subsystem for controlling and data acquisition of the above subsystems; the invention can simulate different hydrate reservoirs. The effects of properties, hydrate heating decomposition and drilling platform movement on wellhead stability are studied to realize the experimental simulation of wellhead mechanical stability in the process of deep water gas hydrate exploitation.

【技术实现步骤摘要】
一种深水天然气水合物井口稳定性实验装置及方法
本专利技术涉及一种深水天然气水合物井口稳定性实验装置及方法，属于深水天然气水合物开发

技术介绍
天然气水合物，又称“可燃冰”，在全球分布广泛，被认为是21世纪最有潜力的非常规接替能源之一。深水天然气水合物一般采用降压、注热、CO2置换等开采技术，深水钻井作业环境复杂，天然气水合物储层多表现为埋藏浅、弱胶结、形态多样、非成岩等特点，开采作业过程中水合物受热易分解导致地层结构发生破坏，海底浅部地层强度降低、海底浅层土下陷，井口作为深水钻井系统的关键装备，其上连防喷器组及隔水管，下接导管，水合物分解易导致井口发生倾斜或下沉，使井口稳定性遭到破坏。目前，国内外研究多是针对常规深水井口力学稳定性开展的计算机仿真分析和实验模拟，缺乏针对水合物开采井口稳定性的监测实验装置。深水钻井作业风险高，再加上水合物受热分解过程复杂、机理认识不清、开采技术不成熟，井口稳定性依然是水合物开采面临的主要技术难题之一。为满足国内对天然气水合物开采的技术水平要求，提供一套深水天然气水合物开采井口稳定性的实验装置及方法，对于揭示深水天然气水合物开采过程中井口稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深水天然气水合物井口稳定性实验装置，包括平台运动模拟子系统、隔水管子系统、井口组合子系统、水合物模拟子系统以及用于对上述子系统进行控制和数据采集的数据处理及控制子系统；其特征在于：所述平台运动模拟子系统包括伺服电机、导轨、滑块和张紧器，伺服电机固定在导轨的一端，滑块与导轨之间滑动连接，滑块下端连接张紧器，平台运动模拟子系统底端连接隔水管子系统；所述隔水管子系统包括三分力仪、上部挠性接头、夹具、隔水管、下部挠性接头和防喷器，三分力仪上端连接张紧器，三分力仪下端与上部挠性接头连接，上部挠性接头连接夹具，夹具与隔水管螺栓紧固连接，隔水管底端与防喷器通过下部挠性接头连接，隔水管子系统下端连接井...

【技术特征摘要】
1.一种深水天然气水合物井口稳定性实验装置，包括平台运动模拟子系统、隔水管子系统、井口组合子系统、水合物模拟子系统以及用于对上述子系统进行控制和数据采集的数据处理及控制子系统；其特征在于：所述平台运动模拟子系统包括伺服电机、导轨、滑块和张紧器，伺服电机固定在导轨的一端，滑块与导轨之间滑动连接，滑块下端连接张紧器，平台运动模拟子系统底端连接隔水管子系统；所述隔水管子系统包括三分力仪、上部挠性接头、夹具、隔水管、下部挠性接头和防喷器，三分力仪上端连接张紧器，三分力仪下端与上部挠性接头连接，上部挠性接头连接夹具，夹具与隔水管螺栓紧固连接，隔水管底端与防喷器通过下部挠性接头连接，隔水管子系统下端连接井口组合子系统；所述井口组合子系统包括导管和筛沙器，防喷器与井口通过螺栓连接，井口下端与导管螺纹连接，筛沙器用于过滤水合物中的泥沙，井口下端与导管螺纹连接，井口组合子系统放置在水合物模拟子系统中；所述水合物模拟子系统包括实验土箱、土壤、水合物层、循环制冷机、加热器，实验土箱为长方体无盖容器，实验土箱底部放置土壤，实验土箱中部放置模拟水合物层，水合物层的上部均布温度传感器，水合物层的底部布设加热线圈，加热线圈与加热器连接由加热器进行控制，水合物层的上部放置土壤，导管埋在实验土箱中的上部土壤中，循环制冷机和加热器放置在实验土箱的外侧；所述的数据采集处理及控制子系统分别与平台运动模拟子系统、隔水管子系统、井口组合子系统、水合物模拟子系统连接，数据采集处理及控制子系统包括拉线位移传感器、动态倾角仪、光纤光栅应变传感器、温度传感器、循环制冷机和信号采集处理系统。2.根据权利要求1所述的一种监测深水天然气水合物井口稳定性的实验装置，其特征在于：平台运动模拟子系统用于水合物开采过程中钻井平台运动的模拟，其中滑块套在水平导轨上，滑块与导轨之间滑动连接，滑块由伺服电机进行控制，伺服电机固定在水平导轨上，伺服电机可精确控制滑块的速度和位置精度，滑块的下端安装张紧器，张紧器可以改变作用在隔水管上的张紧力，准确的模拟钻井平台的运动。3.根据权利要求1所述的一种监测深水天然气水合物井口稳定性的实验装置，其特征在于：所述水合物模拟子系统用于模拟合成的水合物层，并通过加热水合物层模拟水合物受热分解过程，填入实验土箱中的土壤是根据目标水合物海底浅层...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国明，朱敬宇，刘康，陈国星，孙树峰，胡东旭，
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