本发明专利技术公开了一种海洋水合物与自由气联合开采的实验装置及实验方法，所述实验装置包括成藏系统、用于向成藏系统注入蒸汽的蒸汽注入系统、用于将成藏系统中水合物进行固态流化模拟开采的固态流化开采系统、用于将成藏系统中水合物进行模拟降压开采的降压开采系统以及用于对成藏系统、蒸汽注入系统、固态流化开采系统及降压开采系统进行数据采集及控制的数据采集和控制系统；所述蒸汽注入系统、固体流化开采系统、降压开采系统均分别与数据采集和控制系统电连接；本发明专利技术可实现海洋水合物与自由气联合开采的实验模拟。自由气联合开采的实验模拟。自由气联合开采的实验模拟。
【技术实现步骤摘要】
一种海洋水合物与自由气联合开采的实验装置及方法
[0001]本专利技术涉及油气勘探开发
，具体涉及一种海洋水合物与自由气联合开采的实验装置及实验方法。
技术介绍
[0002]天然气水合物是由水和天然气在高压、低温环境下生成的非化学计量性笼状晶体，是一种高密度、高热值的非常规能源，天然气水合物（以下简称水合物）作为一种新型的清洁能源一直备受关注，据估计陆地上20.7%和深水海底90%的地区具有形成水合物的有利条件，其中海洋水合物储量巨大，水合物被认为是21世纪最有潜力的替代能源。
[0003]海洋天然气水合物虽然储量巨大、开发前景广阔，但存在天然气丰度远低于致密气和页岩气，产量低、连续开采困难，难以实现规模化开采等问题，目前水合物未能实现商业化开采，仍处在短期科研试采阶段。海洋天然气水合物大多表现为浅表层、中深层水合物与下覆自由气存在纵向耦合共生关系，可通过上覆水合物与下覆自由气联合开采方法实现其商业化开采。目前，海洋天然气水合物与自由气的联合开采技术尚未形成，亟需在海洋天然气水合物与自由气的联合开采技术方面开展科技攻关，因此，必备的实验室模拟实验及装备不可或缺。前期虽已有学者在水合物开采方式模拟方面开展过相关研究，现有实验装置仅涉及海洋天然气水合物单一开采方式及采气量随时间变化规律研究，不具备水合物与自由气联合开采模拟功能、不具备海洋水合物联合开采过程中气液固三相的空间展布规律的“可视化”原位实时动态反演、联合开采过程中开采过程中储层孔隙度和饱和度变化规律的原位实时动变规律监测、联合开采过程中储层物性参数动态演变规律等研究功能，进而，严重影响海洋天然气水合物的安全、高效开采研究，因此，迫切需要研制一种能够用于模拟海洋水合物与自由气联合开采的实验装置及方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种海洋水合物与自由气联合开采的实验装置及实验方法，以解决现有技术中无法模拟海洋水合物与自由气联合开采的实验装置的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种海洋水合物与自由气联合开采的实验装置，包括成藏系统、用于向成藏系统注入蒸汽的蒸汽注入系统、用于将成藏系统中水合物进行固态流化模拟开采的固态流化开采系统、用于将成藏系统中水合物进行模拟降压开采的降压开采系统以及用于对成藏系统、蒸汽注入系统、固态流化开采系统和降压开采系统进行数据采集及控制的数据采集和控制系统；所述蒸汽注入系统、固体流化开采系统、降压开采系统均分别与数据采集和控制系统电连接。
[0006]进一步的，所述成藏系统包括外釜、位于外釜内侧的内釜和釜盖；所述釜盖分别与外釜和内釜活动连接，且釜盖与外釜和内釜均为密封连接；所述内釜内侧自上而下依次设有海水层、盖层、水合物层、1号隔层、1号自由气层、2号隔层及2号自由气层；所述成藏系统
还包括对用于对内釜提供低温环境的外釜制冷机组和对海水层、水合物层、1号自由气层、2号自由气层进行分层控温的内釜制冷机组；所述内釜制冷机组、外釜制冷机组分别与数据采集和控制系统电连接。
[0007]进一步的，所述成藏系统还包括分别用于监测水合物层、1号自由气层、2号自由气层的温度、压力、电阻率、横波波速的1号储层监测组件、2号储层监测组件和3号储层监测组件；所述釜盖上安装有监测水合物层、1号自由气层以及2号自由气层纵波数据的动态变化规律纵波监测仪；所述1号储层监测组件、2号储层监测组件、3号储层监测组件、纵波监测仪分别与数据采集和控制系统电连接。
[0008]进一步的，所述固态流化开采系统包括1号海水储罐34、高压注入泵、流化开采管、回收转换头、混合流体处理装置；所述流化开采管包括固态流化内管和设置在固态流化内管外侧的固态流化外管，所述固态流化外管和固态流化内管间具有环空结构；所述固态流化内管的一端通过管道与高压注入泵连接，固态流化内管的另一端伸入水合物层内；所述固态流化外管的一端通过回收转换头与混合流体处理装置连接，固态流化外管的另一端伸入水合物层内；所述1号海水储罐34与高压注入泵间通过管道连接；所述高压注入泵、混合流体处理装置分别与数据采集和控制系统电连接。
[0009]进一步的，所述混合流体处理装置包括流体管道以及沿着流体流动方向顺次设置在流体管道上的1号三相分离器、9号阀、3号背压调节阀、1号气体质量流量计、10号阀、14号阀；所述流体管道的一端与回收转换头连接，所述流体管道的另一端与储气罐连接；所述1号三相分离器、9号阀、3号背压调节阀、1号气体质量流量计、10号阀、14号阀分别与数据采集和控制系统电连接。
[0010]进一步的，所述降压开采系统包括降压开采管道、与水合物连通的1号降压开采井筒、与1号自由气层连通的2号降压开采井筒以及与2号自由气层连通的3号降压开采井筒；所述降压开采管道的一端分别与1号降压开采井筒、2号降压开采井筒、3号降压开采井筒连接，所述降压开采管道的另一端与储气罐连接；所述降压开采管道上沿着流体的流动方向依次连接有13号阀、1号背压调节阀、2号三相分离器、2号背压调节阀、2号气体质量流量计；所述13号阀、1号背压调节阀、2号三相分离器、2号背压调节阀、2号气体质量流量计均分别与数据采集和控制系统电连接。
[0011]进一步的，所述蒸汽注入系统包括蒸汽注入管道，所述蒸汽注入管道沿着注入蒸汽方向依次连接的清水罐、8号阀、清水注入泵、7号阀、蒸汽发生器、6号阀、蒸汽注入泵、5号阀，所述蒸汽注入管道与水合物层连通；所述8号阀、清水注入泵、7号阀、蒸汽发生器、6号阀、蒸汽注入泵、5号阀分别与数据采集和控制系统电连接。
[0012]进一步的，所述数据采集和控制系统包括控制柜和与其电连接的计算机。
[0013]进一步的，所述内釜制冷机组、外釜制冷机组、1号储层监测组件、2号储层监测组件、3号储层监测组件、纵波监测仪、高压注入泵、1号三相分离器、9号阀、3号背压调节阀、1号气体质量流量计、10号阀、14号阀、13号阀、1号背压调节阀、2号三相分离器、2号背压调节阀、2号气体质量流量计、8号阀、清水注入泵、7号阀、蒸汽发生器、6号阀、蒸汽注入泵、5号阀分别与控制柜电连接。
[0014]本专利技术提供的应用上述的海洋水合物与自由气联合开采的实验装置进行实验的方法，包括下述步骤：
S1：蒸汽注入过程实验操作人员首先通过数据采集和控制系统控制蒸汽注入系统向成藏系统的水合物层注入蒸汽计，水合物层遇到高温蒸汽后持续发生分解，然后进入下一步的联合开采过程；S2：联合开采过程实验操作人员通过数据采集和控制系统设定开采压差，通过数据采集和控制系统控制固态流化开采系统对水合物层进行模拟开采，通过数据采集和控制系统控制降压开采系统对1号自由气层、2号自由气层和水合物层进行降压开采。
[0015]进一步的，各步骤具体为：S1：蒸汽注入过程实验操作人员首先通过计算机下达打开5号阀、6号阀、7号阀、8号阀及启动蒸汽注入泵、蒸汽发生器、清水注入泵的指令，清水注入泵把清水罐内的清水持续注入到蒸汽发生器，蒸汽发生器持续产本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海洋水合物与自由气联合开采的实验装置，其特征在于：包括成藏系统、用于向成藏系统注入蒸汽的蒸汽注入系统、用于将成藏系统中水合物进行固态流化模拟开采的固态流化开采系统、用于将成藏系统中水合物进行模拟降压开采的降压开采系统以及用于对成藏系统、蒸汽注入系统、固态流化开采系统和降压开采系统进行数据采集及控制的数据采集和控制系统；所述蒸汽注入系统、固体流化开采系统、降压开采系统均分别与数据采集和控制系统电连接。2.根据权利要求1所述的海洋水合物与自由气联合开采的实验装置，其特征在于：所述成藏系统包括外釜、位于外釜内侧的内釜和釜盖；所述釜盖分别与外釜和内釜活动连接，且釜盖与外釜和内釜均为密封连接；所述内釜内侧自上而下依次设有海水层、盖层、水合物层、1号隔层、1号自由气层、2号隔层及2号自由气层；所述成藏系统还包括对用于对内釜提供低温环境的外釜制冷机组和对海水层、水合物层、1号自由气层、2号自由气层进行分层控温的内釜制冷机组；所述内釜制冷机组、外釜制冷机组分别与数据采集和控制系统电连接。3.根据权利要求1所述的海洋水合物与自由气联合开采的实验装置，其特征在于：所述成藏系统还包括分别用于监测水合物层、1号自由气层、2号自由气层的温度、压力、电阻率、横波波速的1号储层监测组件、2号储层监测组件和3号储层监测组件；所述釜盖上安装有监测水合物层、1号自由气层以及2号自由气层纵波数据的动态变化规律纵波监测仪；所述1号储层监测组件、2号储层监测组件、3号储层监测组件、纵波监测仪分别与数据采集和控制系统电连接。4.根据权利要求1所述的海洋水合物与自由气联合开采的实验装置，其特征在于：所述固态流化开采系统包括1号海水储罐34、高压注入泵、流化开采管、回收转换头、混合流体处理装置；所述流化开采管包括固态流化内管和设置在固态流化内管外侧的固态流化外管，所述固态流化外管和固态流化内管间具有环空结构；所述固态流化内管的一端通过管道与高压注入泵连接，固态流化内管的另一端伸入水合物层内；所述固态流化外管的一端通过回收转换头与混合流体处理装置连接，固态流化外管的另一端伸入水合物层内；所述1号海水储罐34与高压注入泵间通过管道连接；所述高压注入泵、混合流体处理装置分别与数据采集和控制系统电连接。5.根据权利要求4所述的海洋水合物与自由气联合开采的实验装置，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，魏纳，薛瑾，孙万通，张耀，张盛辉，张绪超，裴俊，张超，廖兵，赵幸欣，张瑞旭，卢其霞，罗金焱，李双利，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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