【技术实现步骤摘要】
一种模拟钻井液侵入储层诱发水合物分解的装置及方法
本专利技术涉及天然气勘探开发领域，具体的说，本专利技术涉及一种模拟钻井液侵入储层诱发水合物分解的装置及方法。
技术介绍
天然气水合物是水分子与碳氢气体分子在低温高压条件下形成的似冰状结晶化合物，又被称作“可燃冰”或“固体瓦斯”，具有能量密度高、分布广、储量大等特点，是一种潜力巨大的新能源和替代能源。天然气水合物广泛分布于冻土及海洋区域，所储存的天然气远远超过已知的天然气储量。勘探开发天然气水合物离不开钻井，并且在钻井施工过程中为保证储层内水合物不会出现大量分解的情况，通过会采用过平衡钻井的方式。这又不可避免的促使了钻井液侵入储层，而钻井液的侵入又极有可能诱发储层中水合物的分解，进而出现气侵、水合物二次形成、扩径以及井壁垮塌等负面情况。为了弱化钻井液侵入所引起的水合物分解，水合物钻井施工过程中通常采用低温钻井液体系，但已有研究并没有定量地分析得出何种钻井液侵入温度、钻井液侵入量以及钻井液侵入速率是相对安全的，也就是说不会引起明显的负面情况的；而钻井液侵入温度、侵入量以及侵入速率超出哪一范围会诱发负面情况甚至是安全风险也没有详实的参考数据。因此，鉴于我国乃至全世界均将天然气水合物试开采作为研究的热点，亟需研制出一套模拟钻井液侵入储层诱发水合物分解的实验装置，并开发出相应的实验方法，以为天然气水合物安全钻井提供具有重要价值的参考。
技术实现思路
目前，国际上模拟钻井液侵入水合物储层的实验装置较少，并且均无法做到定量地评价钻井液侵入储层对水合物分解
【技术保护点】
1.一种模拟钻井液侵入储层诱发水合物分解的装置，其中，所述装置包括高压反应釜(34)、高低温水浴控温系统(102)、高低温恒温空气浴箱(21)、钻井液泵入系统(104)、气体控制系统(105)、回压卸荷系统(106)以及数据采集系统(107)；所述反应釜设置在高低温恒温空气浴箱内，并由高低温水浴控温系统分别控制反应釜的反应温度和气体控制系统内的气体温度，钻井液泵入系统通过管路与反应釜连接，回压卸荷系统和气体控制系统分别通过管路、并通过反应釜上部设置的进/排气孔(10)与反应釜内部连通，回压卸荷系统用于分别控制反应釜、气体控制系统和外界的压力平衡，所述数据采集系统与反应釜电连接用于收集反应釜的反应数据。/n
【技术特征摘要】
1.一种模拟钻井液侵入储层诱发水合物分解的装置，其中，所述装置包括高压反应釜(34)、高低温水浴控温系统(102)、高低温恒温空气浴箱(21)、钻井液泵入系统(104)、气体控制系统(105)、回压卸荷系统(106)以及数据采集系统(107)；所述反应釜设置在高低温恒温空气浴箱内，并由高低温水浴控温系统分别控制反应釜的反应温度和气体控制系统内的气体温度，钻井液泵入系统通过管路与反应釜连接，回压卸荷系统和气体控制系统分别通过管路、并通过反应釜上部设置的进/排气孔(10)与反应釜内部连通，回压卸荷系统用于分别控制反应釜、气体控制系统和外界的压力平衡，所述数据采集系统与反应釜电连接用于收集反应釜的反应数据。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体控制系统(105)包括通过高压管路顺序连接的气源储罐(1)、缓冲罐(25)和真空泵(4)，缓冲罐和真空泵分别经由管路与进/排气孔(10)相连。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述气体控制系统(105)还包括设置在气源储罐(1)出口位置的第一压力表(2)、设置在第一压力表和缓冲罐(25)之间的管路上的第一针阀(3)、设置在缓冲罐上的第二压力表(5)、顺序设置在缓冲罐和高压反应釜(34)之间的管路上的第二针阀(26)和第三针阀(28)、以及第四针阀(8)，所述真空泵(4)通过管路顺序经由第四针阀和第三针阀与进/排气孔(10)连接。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述高低温水浴控温系统(102)包括恒温液循环泵(23)、设置在缓冲罐外层的水浴夹套(24)、水浴槽(36)、以及水浴槽内设置的冷却液循环泵(35)，恒温液循环泵通过保温管路与水浴夹套和水浴槽进行连接，高压反应釜(34)设置在水浴槽内。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的装置，其中，所述钻井液泵入系统(104)包括通过管路顺序连接的平流泵(12)和钻井液储罐(6)，钻井液储罐内设置活塞(27)，并通过平流泵来控制活塞的往复运动，钻井液储罐经由管路，并通过设置在反应釜(34)顶部的钻井液浸入孔(38)与高压反应釜(34)内部连通。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述浸入孔(38)为五个。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述钻井液泵入系统(104)还包括设置在钻井液储罐(6)上的第三压力表(7)、设置在钻井液储罐和高压反应釜(34)之间的管路上的液体流量计(13)。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述钻井液泵入系统(104)还包括第二阀门(14)，所述第二阀门设置在高压反应釜(34)和液体流量计(13)之间的管路上。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的装置，其中，所述回压卸荷系统(106)包括通过管路与进/排气孔(10)连接的回压阀(22)。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述气体控制系统(105)包括通过高压管路顺序连接的气源储罐(1)、缓冲罐(25)和真空泵(4)，缓冲罐和真空泵分别经由管路与进/排气孔(10)连接，所述气体控制系统(105)还包括设置在气源储罐(1)出口位置的第一压力表(2)、设置在第一压力表和缓冲罐(25)之间的管路上的第一针阀(3)、设置在缓冲罐上的第二压力表(5)、顺序设置在缓冲罐和高压反应釜(34)之间的管路上的第二针阀(26)和第三针阀(28)、以及第四针阀(8)，所述真空泵(4)通过管路顺序经由第四针阀和第三针阀与进/排气孔连接；所述回压阀(22)通过管路顺序经由第一阀门(11)和第三针阀(28)与进/排气孔连接。
11.根据权利要求1～10任意一项所述的装置，其中，所述数据采集系统(107)包括设置在高压反应釜(34)底部的温度传感器(39)、设置在高压反应釜侧壁的压力传感器(9)、以及与温度传感器、压力传感器电连接的计算机(37)。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述温度传感器(39)为四个。
13.根据权利要求1～12任意一项所述的装置，其中，所述高压反应釜(34)底部设置石英砂/泥质岩心盛放槽(20)。
14.根据权利要求1～13任意一项所述的装置，其中，所述高压反应釜(34)侧壁开设1至2个透明观察窗(32)。
15.一种模拟钻井液侵入储层诱发水合物分解的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
(1)将石英砂或泥质岩心、水和所需气体送入高压反应釜中，调节高压反应釜内压力和温度使水合物在低温、高压环境下形成于石英砂或泥质岩心的孔隙中，得到模拟水合物储层；
(2)将钻井液以定温、定量且定速的形式侵入到高压反应釜内部的模拟水合物储层中；
(3)实时采集高压反应釜内部温度和压力数据，通过温度、压力以及目测观察高压反应釜内实验现象并分析不同钻井液侵入情况对模拟储层中水合物分解所产生的影响。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，步骤(1)是使水合物在温度为0-15℃、以及压力为5～20MPa的环境下形成于石英砂或泥质岩心的孔隙中。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王韧，孙慧翠，徐显广，王建华，张志磊，赖晓晴，张玮，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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