本发明专利技术涉及天然气水合物开采，具体公开了一种孔隙流体采集装置，包括依次连接的用于伸入水合物储层采集孔隙流体的采集管(11)、旋塞(14)、采集腔(12)和导出管(13)，所述旋塞(14)与所述采集腔(12)相配合以控制所述采集管(11)与所述采集腔(12)的通断，所述采集管(11)和导出管(13)上分别设有阀门。此外，本发明专利技术还涉及一种模拟开采天然气水合物的装置及方法。本发明专利技术的采集装置能够采集水合物储层的孔隙流体，同时维持实验所模拟的水合物储层的压力。
【技术实现步骤摘要】
孔隙流体采集装置、模拟开采天然气水合物的装置及方法
本专利技术涉及天然气水合物开采，具体地，涉及一种孔隙流体采集装置。此外，本专利技术还涉及一种模拟开采天然气水合物的装置及方法。
技术介绍
天然气水合物是指天然气与水在特定温度和压力条件下生成的一种笼型晶体物质，似冰雪状，因其可以点燃，故俗称为“可燃冰”。随着能源短缺加剧，天然气水合物逐步引起了国内外科学家的关注，并进行了相关的勘探、开采与实验研究。作为一种高密度能源，它分布广、储量大和埋藏浅，成为21世纪理想的替代能源。目前，天然气水合物的开采方法主要有降压法、热激发、化学试剂法以及这三种方法的综合应用，其基本思路是人为的打破天然气水合物存在的温压平衡条件，使天然气水合物发生分解，然后将天然气采至地面，但是这些方案会有可能导致海底滑坡或者沉降等问题。因此，最近基于置换原理的二氧化碳置换开采天然气水合物的技术越来越引起人们的重视，通过二氧化碳将天然气水合物中的天然气置换出来，得到二氧化碳水合物与天然气，这样既可以实现天然气水合物的开采，又可以实现二氧化碳地下封存，减小温室效应。由于天然气水合物进行现场实验研究较为复杂，目前有关二氧化碳置换开采天然气水合物的实验研究主要为室内实验模拟，通过模拟实验，确定更加合适的开采工艺，进而指导现场的勘查开发。但是，目前的实验装置难以满足目前二氧化碳置换开采天然气水合物的研究需要，其只能得到反应起始点和反应截止点处的孔隙流体的组分，无法在置换过程中采集孔隙流体，进而无法反映置换过程中天然气水合物的动态变化及分解过程，对现场开采的指导意义较小。有鉴于此，需要设计一种新型的实验装置。
技术实现思路
本专利技术第一方面所要解决的技术问题是提供一种孔隙流体采集装置，该采集装置能够采集水合物储层的孔隙流体，同时维持实验所模拟的水合物储层的压力。本专利技术第二方面所要解决的技术问题是提供一种模拟开采天然气水合物的装置，该装置可进行二氧化碳置换天然气水合物的模拟开采，该装置中的孔隙流体采集装置能够采集各位置的水合物储层的孔隙流体，同时维持实验所模拟的水合物储层的压力。本专利技术第三方面所要解决的技术问题是提供一种模拟开采天然气水合物的实验方法，该实验方法能够反映二氧化碳置开采天然气水合物的过程中，天然气水合物的动态变化及分解过程。为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供一种孔隙流体采集装置，包括依次连接的用于伸入水合物储层采集孔隙流体的采集管、旋塞、采集腔和导出管，所述旋塞与所述采集管相配合以控制所述采集管与所述采集腔的通断，所述采集管和导出管上分别设有阀门。具体地，所述旋塞与所述采集腔可转动连接，所述旋塞和采集腔设有通孔，所述采集腔的通孔与所述旋塞的通孔相对时，所述采集管与所述采集腔处于连通状态，所述采集腔的通孔与所述旋塞的通孔错开时，所述采集管与所述采集腔处于断开状态。本专利技术第二方面提供一种模拟开采天然气水合物的装置，包括材料供给单元、温压控制单元、反应单元、采集单元和回收计量单元，所述反应单元包括反应容器，所述材料供给单元与所述反应容器连接，以能够提供合成水合物储层所需的材料；所述温压控制单元能够控制所述反应容器具有形成水合物储层所需的温压条件；所述采集单元包括权利要求1或2所述的孔隙流体采集装置、压力传感器和温度传感器，以能够采集所述反应容器内的孔隙流体及测量所述反应容器内的压力和温度；所述回收计量单元能够收集和计量所述反应容器排出的流体成分和体积。作为一种优选地结构形式，所述反应容器为双层的套管结构，所述套管结构包括内管和外管，所述内管的内部形成为反应腔，所述内管和外管之间形成为环形腔，所述温压控制单元包括水箱、进水管和出水管，所述进水管上设有增压泵，所述出水管上设有回压阀，所述进水管和出水管均一端与所述环形腔连通，另一端与所述水箱连通。优选地，所述套管结构上设有测量接口，所述测量接口为形成于内管和外管的侧壁的通孔。更优选地，所述套管结构沿周向设有多个测量接口。进一步优选地，所述套管结构上周向设置的多个测量接口作为一组测量接口，所述套管结构轴向间隔设有多组测量接口。作为一种具体地结构形式，所述材料供给单元包括用于储藏天然气的第一储藏罐、用于储藏二氧化碳的第二储藏罐和用于储藏水的第三储藏罐，所述第一储藏罐、第二储藏罐和第三储藏罐分别通过第一输送管、第二输送管和第三输送管与所述反应腔连通，所述第一输送管、第二输送管和第三输送管上均设有回压阀。作为一种具体地结构形式，所述回收计量单元包括收集容器，所述收集容器通过回收管与所述反应腔连通，所述回收管上设有回压阀。本专利技术第三方面提供一种模拟开采天然气水合物的实验方法，包括以下步骤：S01、模拟水合物储层；S02、向所述水合物储层中注入二氧化碳；S03、提取所述水合物储层各位置处的孔隙流体；S04、分析所述孔隙流体的成分。在本专利技术的基础技术方案中的孔隙流体采集装置，包括依次连接的用于伸入水合物储层采集孔隙流体的采集管、旋塞、采集腔和导出管，所述旋塞适于与采集管相配合以控制所述采集管与所述采集腔的通断，所述采集管和导出管上分别设有阀门。采集管能够伸入水合物储层采集孔隙流体，将采集到的孔隙流体通过旋塞传输至采集腔，再将导出管与其他测量容器连接从而分析孔隙流体的成分。由于采集腔较小，水合物储层所在的腔体内又不断注入二氧化碳，该采集装置能够在几乎不改变水合物储层的气压的情况下，采集水合物储层内任意位置处的孔隙流体。通过分析孔隙流体的成分，判断天然气水合物分解程度及反应发展前缘的位置，为研究二氧化碳置换开采天然气水合物的技术提供指导。有关本专利技术的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。附图说明图1是本专利技术的孔隙流体采集装置的一种实施例的结构示意图；图2是本专利技术的套管结构的一种实施例的结构示意图；图3是本专利技术的模拟开采天然气水合物的装置的一种实施例的结构示意图；图4是本专利技术的模拟开采天然气水合物的实验方法的流程框图。附图标记说明11采集管12采集腔13导出管14旋塞15密封装置21压力传感器22温度传感器31反应腔32环形腔33测量接口41水箱42进水管43出水管51第一储藏罐52第二储藏罐53第三储藏罐54第一输送管55第二输送管56第三输送管61收集容器62回收管具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介，间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种孔隙流体采集装置，其特征在于，包括依次连接的用于伸入水合物储层采集孔隙流体的采集管(11)、旋塞(14)、采集腔(12)和导出管(13)，所述旋塞(14)与所述采集腔(12)相配合以控制所述采集管(11)与所述采集腔(12)的通断，所述采集管(11)和导出管(13)上分别设有阀门。/n
【技术特征摘要】
1.一种孔隙流体采集装置，其特征在于，包括依次连接的用于伸入水合物储层采集孔隙流体的采集管(11)、旋塞(14)、采集腔(12)和导出管(13)，所述旋塞(14)与所述采集腔(12)相配合以控制所述采集管(11)与所述采集腔(12)的通断，所述采集管(11)和导出管(13)上分别设有阀门。
2.根据权利要求1所述的孔隙流体采集装置，其特征在于，所述旋塞(14)与所述采集腔(12)可转动连接，所述旋塞(14)和采集腔(12)设有通孔，所述采集腔(12)的通孔与所述旋塞(14)的通孔相对时，所述采集管(11)与所述采集腔(12)处于连通状态，所述采集腔(12)的通孔与所述旋塞(14)的通孔错开时，所述采集管(11)与所述采集腔(12)处于断开状态。
3.一种模拟开采天然气水合物的装置，其特征在于，包括材料供给单元、温压控制单元、反应单元、采集单元和回收计量单元，
所述反应单元包括反应容器，所述材料供给单元与所述反应容器连接，以能够提供合成水合物储层所需的材料；
所述温压控制单元能够控制所述反应容器具有形成水合物储层所需的温压条件；
所述采集单元包括权利要求1或2所述的孔隙流体采集装置、压力传感器(21)和温度传感器(22)，以能够采集所述反应容器内的孔隙流体及测量所述反应容器内的压力和温度；
所述回收计量单元能够收集和计量所述反应容器排出的流体成分和体积。
4.根据权利要求3所述的模拟开采天然气水合物的装置，其特征在于，所述反应容器为双层的套管结构，所述套管结构包括内管和外管，所述内管的内部形成为反应腔(31)，所述内管和外管之间形成为环形腔(32)，所述温压控制单元包括水箱(41)、进水管(42)和出水管(43)，所述进水管(42)上设有增压泵，所述出水...
【专利技术属性】
技术研发人员：高永海，高冬至，尹法领，孙宝江，陈野，赵欣欣，苏鑫垚，祁亚强，
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
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