三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统技术方案

本发明专利技术为一种三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统，包括水合物三维反应釜结构、三向应力加载结构、工作液供给与压裂模拟结构、天然气供气结构、温压电阻率监测结构、产水产气计量结构和数据采集及控制模块。利用此系统可以开展三向应力状态下天然气水合物储层压裂裂缝形态、扩展规律以及压裂后开采动态的研究，为探索水合物储层压裂改造技术和开采方案优化提供实验支撑。术和开采方案优化提供实验支撑。术和开采方案优化提供实验支撑。

【技术实现步骤摘要】
三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统


[0001]本专利技术涉及天然气水合物储层增产改造和开采
，尤其涉及一种天然气水合物三向应力条件下压裂改造和开采模拟实验设备——三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统。

技术介绍

[0002]目前国际上对天然气水合物研究已逐渐从资源勘查转入试采阶段。在水合物开发方式探索上，国内外在室内实验模拟和现场试采都开展了大量工作，开展了注热法、降压法、化学试剂法、二氧化碳置换法、固态抽取法等进行水合物试采，取得重要进展，但这些方法普遍存在传热速率低、水合物开采效率慢等特点，限制了水合物高效经济开发。
[0003]水合物沉积物的开采方法的关键是大幅度提高水合物沉积层的渗流能力、扩大水合物的分解范围，储层改造技术是油气增产的重要技术手段。通过压裂增产改造开采水合物的方法越来越受到重视，国内外学者对通过储层压裂增产改造开采水合物的技术进行了探索。
[0004]但目前通过压裂储层改造进行开发水合物还处于技术设想阶段，没有进行相关室内物理模拟和现场实施,水合物压裂改造工艺和实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统，其特征在于，包括，水合物三维反应釜结构，用于水合物的生成，包括用于容置固定沉积物样品的反应釜筒体，所述反应釜筒体内设置能插设于沉积物样品内的井网模拟结构，所述井网模拟结构包括直井模拟井组和水平井模拟井组；三向应力加载结构，通过管线与水合物三维反应釜结构连接，用于为沉积物样品施加三向应力以模拟水合物储层的应力环境；包括垂向应力加载装置和环向应力加载装置；工作液供给与压裂模拟结构，通过管线与水合物三维反应釜结构连接，用于向水合物三维反应釜结构内注入工作液以进行压裂改造模拟、注热或化学置换开采模拟；包括注液泵；天然气供气结构，通过管线与水合物三维反应釜结构连接，用于向所述反应釜筒体内注入天然气且能计量注入的天然气，包括天然气源、注气结构和气体流量计量控制器；温压电阻率监测结构，用于对所述反应釜筒体内的温度、压力和电阻率进行采集处理和分析，包括第一采集控制电脑和多个温压电阻率观测点；产水产气计量结构，通过管线与水合物三维反应釜结构连接，用于水合物三维反应釜结构的出口压力控制，且用于计量产出的气体、液体和固体；包括压力控制结构、分离器结构和计量结构；数据采集及控制模块，包括第二采集控制电脑，水合物三维反应釜结构、三向应力加载结构、工作液供给与压裂模拟结构、天然气供气结构和产水产气计量结构均与所述第二采集控制电脑电连接。2.如权利要求1所述的三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统，其特征在于，还包括气体回收结构，通过管线与水合物三维反应釜结构连接，用于采出气体回收和重复利用，包括与水合物三维反应釜结构连通的气体回收瓶。3.如权利要求2所述的三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统，其特征在于，设定反应釜筒体的横截面上相互垂直的两个方向为X向和Y向，设定反应釜筒体的轴向为Z向；所述反应釜筒体内设有方形内腔，所述方形内腔内设置能环向包覆沉积物样品的环压胶套，所述方形内腔的内壁和所述环压胶套的外壁之间构成环压液注入空间，所述环压胶套能隔离所述环压液注入空间内的液体和沉积物样品；所述环向应力加载装置通过环压胶套向沉积物样品施加X向应力和Y向应力；所述反应釜筒体的顶部密封滑动设置垂向活塞，所述垂向应力加载装置通过垂向活塞向沉积物样品施加Z向应力；所述环压胶套内设置所述井网模拟结构。4.如权利要求3所述的三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统，其特征在于，所述反应釜筒体的顶部密封设置上法兰，所述上法兰上轴向贯通设置加压透孔，所述加压透孔内密封滑动设置所述垂向活塞，所述垂向活塞的底面能顶抵加压于沉积物样品的顶面；所述上法兰上设置能密封加压透孔的垂向活塞压盖，所述垂向活塞压盖上设置垂向液压注入口，所述垂向应力加载装置与所述垂向液压注入口连通以注液推动所述垂向活塞滑动；所述垂向活塞压盖上还设置排气接口和排液接口。5.如权利要求4所述的三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统，其特征在于，所述直井模拟井组包括多个直井井筒，所述水平井模拟井组包括多个水平井井筒；所述反应釜筒体的底部密封设置下法兰，所述下法兰上留置多个呈阵列排列的直井筒
接口和水平井筒接口，各所述直井井筒分别与各所述直井筒接口连通，各所述水平井井筒分别与各所述水平井筒接口连通；所述下法兰上设置进气接口和进液接口。6.如权利要求5所述的三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统，其特征在于，所述垂向活塞上自顶部向下设置活塞凹槽，所述活塞凹槽内套设上加压垫板，所述上加压垫板的顶部与所述垂向活塞压盖固定连接；所述环压胶套的底部设置下加压垫板，所述下加压垫板的底面顶抵于沉积物样品的底面。7.如权利要求6所述的三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统，其特征在于，所述水合物三维反应釜结构为外圆内方结构，所述反应釜筒体的横截面呈圆形设置，所述反应釜筒体内能拆卸地设置多个月牙板，各所述月牙板的一侧壁为圆弧壁且另一侧壁为平面壁，各所述月牙板的平面壁能围设构成所述方形内腔；所述反应釜筒体的顶部位于所述上法兰的下方设置上锥度套，所述上锥度套上贯通设置上锥中心孔，所述上锥中心孔与所述加压透孔连通，所述垂向活塞能密封穿设通过所述上锥中心孔；所述反应釜筒体的底部位于所述下加压垫板和所述下法兰之间设置下锥度套。8.如权利要求7所述的三向加载模拟水合物储层增产改造及开采的三维实验系统，其特征在于，所述天然气供气结构的注气结构能通过管线连接所述进气接口，所述工作液供给与压裂模拟结构的注液泵能通过管线连接所述进液接口；所述下加压垫板和所述下锥度套上设置能与所述进气接口连通的注气孔，所述注气孔内设置下透气隔板，所述注气结构注入的天然气经所述进气接口、所述下透气隔板和所述注气孔进入所述方形内腔；所述下加压垫板和所述下锥度套上设置能与所述进液接口连通的注液孔，所述注液孔内设置下过滤板，所述注液泵注入的工作液经所述进液接口、所述下过滤板和所述注液孔进入所述方形内腔；所述垂向活塞和所述上锥度套上设置能与所述排气接口连通的排气孔，所述排气孔内设置上透气隔板，所述方形内腔的气体能经过所述排气孔、所述上透气隔板和所述排气接口排出；所述垂向活塞和所述上锥度套上设置能与所述排液接口连通的排液孔，所述排液孔内设置上过滤板，所述方形内腔的液体能经过所述排液孔、所述上过滤板和所述排液接口排出。9.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：修乃岭，王欣，刘云志，王海燕，严玉忠，许可，高睿，梁天成，卢拥军，付海峰，郑伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：