一种地质储层径向流模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种地质储层径向流模拟装置，包括：具备圆柱腔体的径向模拟腔；用于模拟开采井且插入圆柱腔体内的空心模拟井筒；用于模拟施加至多孔介质上的地层覆压的囊式覆压加载套；用于测量多孔介质在不同模拟实验中数据的参数测量系统；控制实验过程的同时对不同的实验过程实现数据采集、分析和结果输出的数据采集处理单元。本发明专利技术通过按比例定量注入气体、液体形成水合物，可模拟地层下水合物的合成过程，通过降压或升温模拟水合物的分解，通过对水合物分解后的砂层施加一定覆压来模拟覆压条件下水合物开采后的砂层位移情况。

【技术实现步骤摘要】
一种地质储层径向流模拟装置
本专利技术涉及地质领域，特别涉及一种模拟地层水合物分解后的地层覆压条件下的径向渗流模型装置。
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气无异，同样是一个三维渗流场压力不断降低的过程。为了更加真实有效的了解掌握水合物的合成、分解以及开采过程中不同开发方式、不同开发井组条件下的储层物性、温度、压力、产量变化规律等影响试采的重要敏感参数，需要一个多功能三维水合物开采实验模拟，以在三维尺度上全面研究水合物的产生和分解行为。而现在研制领域缺少一种能够全方位加工该套天然气水合物开发模拟实验装置，以对我国陆域冻土区钻探岩心在室内研究合成、分解天然气水合物机理，以及为掌握陆域水合物试采过程中在不同开发方式、不同开发井组条件下的储层物性、温度、压力、产量变化规律等影响试采的重要敏感参数提供物理模拟方面的支撑。
技术实现思路
特别地，本专利技术提供一种模拟地层水合物分解后的地层覆压条件下的径向渗流模型装置。具体地，本专利技术提供的一种地质储层径向流模拟装置，包括：径向模拟腔，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圆柱腔体，分别通过螺栓固定封闭圆柱腔体两端开口的上盖板和下盖板，下盖板与圆柱腔体接触的一面设置有凸出且与圆柱腔体内径相同的挤压台，上盖板的圆心处设置有贯穿孔；空心模拟井筒，用于模拟开采井，包括由所述贯穿孔处插入圆柱腔体内的井筒，将井筒限制在上盖板处的弹簧压盖；所述井筒伸入圆柱腔体内的侧壁上设置有与外部相通的通孔，所述弹簧压盖包括一端为开口端另一端为封闭端的管体，管体利用开口端套在井筒伸出圆柱腔体的一端后由螺栓将开口端固定在上盖板上，在管体的封闭端设置有供井筒伸出的通孔，在管体的内部安装有套在井筒外的弹簧，和通过螺纹拧在井筒上的调节螺帽，调节螺帽利用与封闭端的相对位置来调节弹簧的弹力大小；囊式覆压加载套，用于模拟施加至多孔介质上的地层覆压，包括一端封闭的橡胶套，提高橡胶套密封性能的压圈及扶正圈，及测量橡胶套位移的位移传感器；橡胶套通过螺纹拧在下盖板的挤压台上，与下盖板之间形成一个封闭空间，位移传感器穿过下盖板后伸入该封闭空间；参数测量系统，用于测量多孔介质在不同模拟实验中数据，包括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，在上盖板上设置有多个通孔，所要囊式测压器、所述温度传感器、所述电机同时安装在一个通孔中或分散安装在不同的通孔中；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。在本专利技术的一个实施方式中，在所述弹簧压盖内部还安装有密封所述井筒与所述上盖板之间连接缝的固定件，固定件包括套在所述井筒外利用螺栓固定的压套，和安装在连接缝内的密封圈，固定件固定后对密封圈进行挤压密封。在本专利技术的一个实施方式中，在所述圆柱腔体的侧面设置有分别与加装多孔介质的空间和所述囊式覆压加载套的封闭空间相通的围压注入孔；在围压注入孔与多孔介质之间设置有隔离泥沙的过滤器。在本专利技术的一个实施方式中，在所述井筒的外圆周设置有隔绝多孔介质进入的防砂网；在所述圆柱腔体的内圆周和所述井筒的外圆周处分别设置有用于分散液体渗透路径的陶粒渗透层。在本专利技术的一个实施方式中，所述参数测量系统还包括将用于固定测量部件的固定座，限制片和防脱套，所述固定座密封固定在所述通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，其多个组合后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圆柱腔体内，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，通过固定螺栓拧入防转螺栓上的通孔和限制孔来避免防转螺栓转动。在本专利技术的一个实施方式中，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。在本专利技术的一个实施方式中，所述囊式测压器、温度传感器和电极沿所述圆柱腔体内的气液流动方向依次分布；一个所述通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。在本专利技术的一个实施方式中，所述径向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圆柱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圆柱腔体实现水平旋转和垂直高度上的升降。本专利技术能够在按比例定量注入气体、液体的情况下利用安装的多孔介质形成水合物，进而模拟地层下水合物的合成过程，通过降压或升温模拟水合物的分解，还可通过对水合物分解后的砂层施加一定覆压来模拟覆压条件下水合物开采后的砂层位移情况，达到研究水合物开采后是否会因为砂层运移而导致塌方等目的。附图说明图1是本专利技术一个实施方式的径向模拟腔结构示意图；图2是本专利技术一个实施方式的空心模拟井筒结构示意图；图3是本专利技术一个实施方式的测量组件安装示意图；图4是本专利技术一个实施方式的囊式测压器结构示意图；图5是本专利技术一个实施方式的角度调整装置安装结构示意图。具体实施方式在以下的描述中，各系统的模拟方式和操作过程都采用已有的方法，各系统内部及与圆柱腔体之间都通过带有控制阀的管路连接，除特别说明外，不再一一表明每一个管路和控制阀，而仅以工作过程或实验步骤进行说明。如图1所示，本专利技术一个实施方式公开一种地质储层径向流模拟装置，其一般性地包括：作为模拟主体的径向模拟腔1，模拟实际开采井的空心模拟井筒2，模拟地层覆压的囊式覆压加载套7，进行实验过程数据测量的参数测量系统3，以及对实验过程和结果进行分析的数据采集处理单元。该径向模拟腔1包括两端开口用于填充海底水合物储层泥质粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地质储层径向流模拟装置，其特征在于，包括：径向模拟腔，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圆柱腔体，分别通过螺栓固定封闭圆柱腔体两端开口的上盖板和下盖板，下盖板与圆柱腔体接触的一面设置有凸出且与圆柱腔体内径相同的挤压台，上盖板的圆心处设置有贯穿孔；空心模拟井筒，用于模拟开采井，包括由所述贯穿孔处插入圆柱腔体内的井筒，将井筒限制在上盖板处的弹簧压盖；所述井筒伸入圆柱腔体内的侧壁上设置有与外部相通的通孔，所述弹簧压盖包括一端为开口端另一端为封闭端的管体，管体利用开口端套在井筒伸出圆柱腔体的一端后由螺栓将开口端固定在上盖板上，在管体的封闭端设置有供井筒伸出的通孔，在管体的内部安装有套在井筒外的弹簧，和通过螺纹拧在井筒上的调节螺帽，调节螺帽利用与封闭端的相对位置来调节弹簧的弹力大小；囊式覆压加载套，用于模拟施加至多孔介质上的地层覆压，包括一端封闭的橡胶套，提高橡胶套密封性能的压圈及扶正圈，及测量橡胶套位移的位移传感器；橡胶套通过螺纹拧在下盖板的挤压台上，与下盖板之间形成一个封闭空间，位移传感器穿过下盖板后伸入该封闭空间；参数测量系统，用于测量多孔介质在不同模拟实验中数据，包括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，在上盖板上设置有多个通孔，所要囊式测压器、所述温度传感器、所述电机同时安装在一个通孔中或分散安装在不同的通孔中；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。...

【技术特征摘要】
1.一种地质储层径向流模拟装置，其特征在于，包括：径向模拟腔，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圆柱腔体，分别通过螺栓固定封闭圆柱腔体两端开口的上盖板和下盖板，下盖板与圆柱腔体接触的一面设置有凸出且与圆柱腔体内径相同的挤压台，上盖板的圆心处设置有贯穿孔；空心模拟井筒，用于模拟开采井，包括由所述贯穿孔处插入圆柱腔体内的井筒，将井筒限制在上盖板处的弹簧压盖；所述井筒伸入圆柱腔体内的侧壁上设置有与外部相通的通孔，所述弹簧压盖包括一端为开口端另一端为封闭端的管体，管体利用开口端套在井筒伸出圆柱腔体的一端后由螺栓将开口端固定在上盖板上，在管体的封闭端设置有供井筒伸出的通孔，在管体的内部安装有套在井筒外的弹簧，和通过螺纹拧在井筒上的调节螺帽，调节螺帽利用与封闭端的相对位置来调节弹簧的弹力大小；囊式覆压加载套，用于模拟施加至多孔介质上的地层覆压，包括一端封闭的橡胶套，提高橡胶套密封性能的压圈及扶正圈，及测量橡胶套位移的位移传感器；橡胶套通过螺纹拧在下盖板的挤压台上，与下盖板之间形成一个封闭空间，位移传感器穿过下盖板后伸入该封闭空间；参数测量系统，用于测量多孔介质在不同模拟实验中数据，包括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，在上盖板上设置有多个通孔，所要囊式测压器、所述温度传感器、所述电机同时安装在一个通孔中或分散安装在不同的通孔中；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所述的地质储层径向流模拟装置，其特征在于，在所述弹簧压盖内部还安装有密封所述井筒与所述上盖板之间连接缝的固定件，固定件包括套在所述井筒外利用螺栓固定的压套，和安装在连接缝内的密封圈，固定件固定后对密封圈进行挤压密封。3.根据权利要求1所述的地质储层径向流模拟装置，其特征在于，在所述圆柱腔体的侧面设置有分别与加装多孔介质的空间和所述囊式覆压加载套的封闭空间相通的围压注入孔；在围压注入孔与多孔介质之间设置有隔离泥沙的过滤器。4.根据权利要求1所述的地质储层径向流模拟装置，其特征在于，在所述井筒的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱海峻，叶建良，秦绪文，陆程，孙晓晓，王静丽，李占钊，马超，耿澜涛，贺会策，张渴为，张熙，
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