【技术实现步骤摘要】
三维综合性储层水合物模拟分析系统及分析方法
本专利技术涉及地质领域，特别涉及一种能够真实模拟海底水合物储层的三维可视模拟系统，及利用该模拟系统对水合物储层中的各种变化进行全面分析的方法。
技术介绍
本世纪以来，全世界都认识到天然气水合物是一种替代常规化石燃料的清洁能源。全球已发现水合物矿藏点超过200处，以目前的能源消费趋势，仅开采15％的水合物就可供全球使用200年之久。但是，其自身形成的稳定温压条件，决定了其开采方式的特殊性，另外其开采过程中对与环境的影响还有待进一步的评估。因此，目前对水合物开采的研究除少数国家和地区进行过单井或单一井组的试开采以外，绝大部分研究还处于实验室物理模拟和数值模拟的阶段。目前为了对这种储量巨大的能源进行开发利用，研究人员提出了很多方法：①注热法：利用注入热水、蒸汽或者热盐水将水合物加热到平衡温度之上分解；②降压法：将水合物藏的压力降低到平衡分解压力以下；③化学剂法：注入化学药剂，比如甲醇或者乙二醇以改变水合物平衡生成条件。目前国内外在实验内研究热力法开采甲烷水合物的研究仅限于一维长岩心夹持器、二维垂直井模拟。然而水合物开发与常规油...
【技术保护点】
1.三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，包括：矩形模拟腔，包括两端开口用于填充海底水合物储层泥质粉砂多孔介质的矩形腔体，分别放置在矩形腔体开口两端且封闭开口端的上盖板和下盖板，以及分别固定上盖板和下盖板的上压板和下压板；其中，上盖板的外径大于矩形腔体的内径且卡在矩形腔体侧边上的台阶凹槽中，下盖板的外径等于矩形腔体的内径且位于矩形腔体内，上压板将上盖板限制在当前位置，下压板在固定过程中对下盖板施加挤压内部多孔介质的挤压力；在下压板和下盖板上均匀分布有多个对应的测量孔，在矩形腔体的两个相对侧边设置有连接外部系统的输入孔和排出实验过程中物质的输出孔；参数测量系统，包括安...
【技术特征摘要】
1.三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，包括：矩形模拟腔，包括两端开口用于填充海底水合物储层泥质粉砂多孔介质的矩形腔体，分别放置在矩形腔体开口两端且封闭开口端的上盖板和下盖板，以及分别固定上盖板和下盖板的上压板和下压板；其中，上盖板的外径大于矩形腔体的内径且卡在矩形腔体侧边上的台阶凹槽中，下盖板的外径等于矩形腔体的内径且位于矩形腔体内，上压板将上盖板限制在当前位置，下压板在固定过程中对下盖板施加挤压内部多孔介质的挤压力；在下压板和下盖板上均匀分布有多个对应的测量孔，在矩形腔体的两个相对侧边设置有连接外部系统的输入孔和排出实验过程中物质的输出孔；参数测量系统，包括安装在各所述测量孔中以同时测量多孔介质在不同模拟实验中数据的测量组件，包括同时安装在一个测量孔中或分散安装在不同测量孔中测量压力的囊式测压器、测量温度的温度传感器和测量电阻的电极；恒温系统，通过套在所述矩形模拟腔外的恒温箱来调整所述矩形模拟腔在实验时的环境温度；真空系统，通过真空泵对所述矩形模拟腔进行抽真空，以提供干净的实验环境；气体注入系统，通过气体压缩机向所述矩形模拟腔内注入气体以合成水合物或测量水合物储层在不同开采状态时的气体渗透率；液体注入系统，通过恒速恒压泵向所述矩形模拟腔内注入指定的液体，用于当前多孔介质合成水合物或分析当前多孔介质的液体渗透率；出口计量系统，包括在所述矩形模拟腔输出压力超出标准时自动泄压的压力调节器，回压容器，回压泵，对输出的水合物进行气液分离的气液分离器，接收分离后气体并通过流量计计量的气罐，称量分离后液体的计重装置；数据采集处理单元，包括带有数据处理软件的控制系统，在控制实验过程的同时对不同的实验过程实现数据采集、分析和结果输出。2.根据权利要求1所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述上盖板上均匀分布有与矩形腔体内连通的安装孔，在安装孔内安装有高压玻璃，在高压玻璃的轴向两端分别设置有固定用夹持件，所述夹持件包括平面的环形圈和由环形圈平面一侧轴向凸出的卡环，卡环的内径与高压玻璃的外径相同，安装孔的孔壁上设置有向圆心凸出的环形台，两个夹持件通过卡环分别套在高压玻璃的轴向两端后利用穿过环形圈上通孔的螺栓与环形台固定；在高压玻璃的外圆周与环形台之间设置有密封用四氟垫圈，在夹持件与所述上盖板之间设置有挤压密封的缓冲垫圈；在所述上盖板与安装孔对应的位置设置有倒圆锥形观察孔。3.根据权利要求2所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述上盖板与所述台阶凹槽接触的侧边处安装有密封压条，所述下盖板与所述矩形腔体接触的侧边设置有容纳密封压条的内缩台阶，在所述上压板和所述下压板上分别安装有顶紧密封压条的压紧螺钉。4.根据权利要求1所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述上盖板为整块透明的耐高压玻璃板，所述上压板为矩形框或中间带加强杆的矩形框，所述矩形槽以套压方式固定玻璃板的四周。5.根据权利要求1所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述下盖板在所述下压板的挤压下对多孔介质施加模拟地层压力的围压，所述下盖板的移动距离为0～20mm。6.根据权利要求1所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述矩形腔体的输入孔和输出孔与多孔介质之间设置有隔离泥沙的过滤器，同时输入孔位于腔体内一侧出口的侧面上设置有将输出的液体分散成面输出的导流槽，所述导流槽包括矩形间隔分布在该端面上的环形槽，和连通轴向通孔与各环形槽的径向槽。7.根据权利要求1所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，在所述下盖板内设置有容水的底水腔，底水腔与所述下压板接触的一面上设置有一至四个与所述下压板连通的进水口，与所述矩形空腔内部接触的一面均匀分布设置有多个出水口。8.根据权利要求1所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述矩形模拟腔安装在角度调整装置上，所述角度调整装置包括水平对称固定在所述矩形腔体两个相对面外侧上的固定柱，其中一根固定柱的端部通过带有轴承的轴承座安装在一个支撑在地面上的支座内，所述轴承座与所述支座为弧形滑动接触；另一根通过轴承与蜗轮升降机构连接，蜗轮升降机构通过控制固定柱实现矩形腔体实现水平旋转和垂直高度上的升降。9.根据权利要求1所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述下盖板上的测量孔为三段内径逐渐缩小的台阶结构且内径最小的一端靠近矩形腔体；所述下压板上的测量孔内径与所述下盖板上测量孔内径最大的相同，所述测量孔的数量为25～30个。10.根据权利要求9所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述压力传感器、温度传感器和电极沿所述矩形腔体内的气液流动方向依次分布；一个测量孔中安装一个囊式测压器、一个温度传感器或一个电极，或一个测量孔中同时安装多个囊式测压器、温度传感器和电极。11.根据权利要求10所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述参数测量系统还包括固定座，限制片和防脱套，所述固定座密封固定在所述测量孔内且内部设置有中心通道，所述限制片为柔性或金属圆片且设置有多个轴向贯穿插孔，其水平安装在固定座的中心通道内，所述防脱套通过外螺纹拧在中心通道的外部开口端，其前端顶紧所述限制片；所述囊式测压器、温度传感器和电极穿过防脱套和限制片上的插孔后伸入所述矩形腔体内，所述防脱套与所述固定座接触一端的外圆周上设置有密封件，另一端设置有防止信号线缆松动的防转螺栓，所述防转螺栓的径向上设置有通孔，在所述防脱套上设置有对应的限制孔，当防转螺栓转到位后，通过固定螺栓拧入通孔和限制孔避免防转螺栓转动。12.根据权利要求11所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述限制片安装在所述下盖板上测量孔的中间台阶结构处，所述限制片安装有多个且各所述限制片相互之间间隔或接触安装。13.根据权利要求11所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述囊式测压器包括测压管，套在测压管外部的引压管，位于引压管端部且密封容纳测压管端部的囊式隔离套，向所述引压管内注入防冻液的注入装置；所述引压管的端部外表面设置有多道径向凸环，所述囊式隔离套为一端开口的柔性套，在开口端的内表面设置有与凸环对应的凹环，所述囊式隔离套利用凹环与所述引压管上的凸环卡合后连接在一起，在内部形成容纳防冻液的保护空间。14.根据权利要求10所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，同一所述测量孔处的所述温度传感器至少设置有4个，且分别位于所述下盖板至所述矩形腔体的水平中心剖切线的1/4、2/4、3/4和水平中心剖切线处。15.根据权利要求1所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述恒温系统的恒温箱内部为容纳矩形模拟腔的保温空间，在恒温箱的内部相对两面设置有实现内部热风对流的热风机，在恒温箱的侧壁内设置有冷却盘管构成的用于调节箱内温度的制冷系统，恒温箱的内表面铺设有不锈钢镜面板，外表面安装有玻璃纤维形成的保温层，在侧壁上设置有透明观察窗和温度控制面板，在透明观察窗处设置有保持箱内亮度的照明灯。16.根据权利要求1所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述气体注入系统包括产生压力气体的空气压缩机，对所述空气压缩机产生的气体进行增压的气体增压泵，存储增压后低压气体的低压储罐，存储增压后高压气体的高压储罐，根据实验要求选择低压储罐或高压储罐向所述矩形腔体内输入指定压力的压力调节阀，控制单一气体输出流量大小和控制混合气液流量的流量控制器；在压力调节阀之前的气路上安装有气体润湿装置，所述气体润湿装置为装有液体的耐压容器。17.根据权利要求16所述的三维综合性储层水合物模拟分析系统，其特征在于，所述流量控制器包括并联连接输出气体的调节气罐和输出液体的调节液罐，控制调节气罐...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆程，孙晓晓，马超，李占钊，万庭辉，耿澜涛，张熙，张渴为，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：广东,44
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