一种含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置及方法，涉及天然气水合物开采实验技术领域，包括：高压反应釜，高压反应釜的下端和上端分别开设有第一接口和第二接口；水浴夹套，套设在高压反应釜的上部外侧，在被水浴夹套包裹的高压反应釜内部形成水合物模拟区，在高压反应釜下部形成下伏游离气模拟区；低温水浴，与水浴夹套连接；开采模拟结构，与第一接口和第二接口连接；该装置能够在高压反应釜内模拟下伏游离气天然气水合物储层的温度条件与水合物形成条件，并通过开采模拟结构进一步模拟水合物的开采过程，定量的分析开采产气过程中水合物分解、游离气释放过程，为含下伏游离气的天然气水合物藏开采提供实验数据与科学依据。实验数据与科学依据。实验数据与科学依据。

【技术实现步骤摘要】
一种含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置及方法


[0001]本专利技术属于天然气水合物开采实验
，更具体地，涉及一种含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置及方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物已经被广泛地发现存在于永久冻土地带和海底，而海底天然气水合物资源分布并不均匀，具有明显的分层结构，主要有水合物层和其下伏游离气层组成。其中气水合物是理想的毛细管封闭层，是当过量的甲烷气体通过水合物层，并在水合物层稳定带的空隙水中溶解，直至孔隙水溶解甲烷浓度超过当前压力温度下水合物形成的溶解度，结晶沉淀为水合物，随着水合物不断增加，从而形成封闭的水合物层。但是，在水合物下面的沉积层中去不具备使水合物稳定存在的温压条件，过多的甲烷气体会以游离气体形式存在。而这些下伏游离气和水在上层封闭水合物层毛细管力的作用下聚集成藏，并随着时间的积累，气层厚度和甲烷浓度不断增加，具有很大的资源潜力。
[0003]同时，下伏游离气是在上层水合物层封闭下成藏，游离气被抑制在水合物层下，随着时间推移，下伏游离气的压力可能会一直不断增加，直至压力超过上层水合物层的抑制力进入水合物封闭层，并向海底渗漏，可能会引发地质灾害，如海底滑坡，甚至引发海啸。同时，气体逃逸到海水及大气中，也会引起环境气候的变化。
[0004]许多研究主要着重于海底的天然气水合物层方面，反而忽视了水合物层下伏游离气这一重要天然气资源。按照当前的开采技术和天然气产能，深海天然气水合物层并不是均适合开采，其中含量较低的天然气水合物层开采产能低、技术要求高，因此不具有开采价值。而下伏游离气水合物藏上面具有完美的水合物封闭层，且受上层封闭水合物层毛细管压力作用不断聚集，储藏含量浓度高，同时，其气藏模式和传统气藏有一定类似，开采技术和成藏模式有一定相似之处，因此，下伏游离气比一些含量较低的水合物层更适合开采。
[0005]目前，已有研究人员对针对下伏游离气水合物成藏开展了一些的研究，主要是针对下伏游离气水合物藏开采过程中气藏压力状态、产气速率、产气量，以及对下伏游离气克服毛细管力向海底渗漏过程进行研究。但是，由于缺少相关的模拟设备，这些研究大都局限于数值模拟研究、理论结合实例分析以及建立数学模型验证。
[0006]总体而言，现在对于深海下伏游离气水合物成藏的研究依然较少，并且主要为数值模拟研究，实验模拟方面缺乏一种可以模拟下伏游离气层成藏过程、状态和储气量的实验装置和方法，无法具体地分析下伏游离气水合物成藏过程和原理，也无法系统地评价下伏游离气层的开采潜力和价值。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置及方法，该装置能够在高压反应釜内模拟下伏游离气天然气水合物储层的温度条件与水合物形成条件，实现水合物层与游离气层的不同水合物、水、气含量的模
拟，并通过开采模拟结构进一步模拟水合物的开采过程，定量的分析开采产气过程中水合物分解、游离气释放过程，为含下伏游离气的天然气水合物藏开采提供实验数据与科学依据。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供一种含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置，该装置包括：
[0009]高压反应釜，所述高压反应釜的下端和上端分别开设有第一接口和第二接口，所述第一接口和所述第二接口用于与气液注入机构连接；
[0010]水浴夹套，套设在所述高压反应釜的上部外侧，在被所述水浴夹套包裹的所述高压反应釜内部形成水合物模拟区，在所述高压反应釜下部没被所述水浴夹套包裹的所述高压反应釜内部形成下伏游离气模拟区；
[0011]低温水浴，与所述水浴夹套连接；
[0012]开采模拟结构，与所述第一接口和所述第二接口连接，所述开采模拟结构能够计量开采出的气水产量。
[0013]可选地，所述高压反应釜上设置有温度采集结构，所述温度采集结构包括由下至上依次设置在所述高压反应釜上的多个温度传感器。
[0014]可选地，所述温度传感器设置有四个，分别为第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述下伏游离气模拟区内，所述第二温度传感器设置在所述下伏游离气模拟区与所述水合物模拟区交界处，所述第三温度传感器设置在所述水合物模拟区的中部，所述第四温度传感器设置在所述水合物模拟区的上部。
[0015]可选地，所述高压反应釜上设置有压力采集结构，所述压力采集结构包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器与所述第一接口相连接，所述第二压力传感器设置在所述下伏游离气模拟区与所述水合物模拟区交界处，所述第三压力传感器与所述第二接口相连接。
[0016]可选地，所述低温水浴包括水浴容器和设置在所述水浴容器内的制冷组件，所述水浴容器通过第一管线和第二管线与所述水浴夹套连接。
[0017]可选地，所述第一接口和所述第二接口分别通过第三管线和第四管线与所述开采模拟结构连接，所述第三管线和所述第四管线相连通，所述气液注入机构通过第五管线与所述第三管线连接，所述第五管线上设置有第一截止阀，所述第三管线和所述第四管线上分别设置有第二截止阀和第三截止阀。
[0018]可选地，所述开采模拟结构包括气液分离器，所述气液分离器的输入端通过第六管线与所述第三管线和所述第四管线连接，所述第六管线上设置有背压阀，所述气水分离器的液相输出端上连接有第七管线，所述第七管线连接有液相收集计量器，所述气水分离器的气相输出端上连接有第八管线，所述第八管线上设置有气体流量计。
[0019]本专利技术还提供一种含下伏游离气天然气水合物储层开采实验方法，利用上述的含下伏游离气天然气水合物储存开采实验装置，该方法包括：
[0020]在高压反应釜内的上部和下部分别形成水合物模型和下伏游离气模型；
[0021]对所述下伏游离气模型进行排气和排水并计量排气量和排水量；
[0022]对水合物模型和下伏游离气模型进行开采并计量产气量和产水量。
[0023]可选地，所述在高压反应釜内的上部和下部分别形成水合物模型和下伏游离气模型包括：
[0024]利用多孔介质将高压反应釜填满；
[0025]启动低温水浴和水浴夹套使水合物模拟区达到设定温度；
[0026]向高压反应釜内注入水和气体直至在所述水合物模拟区内形成所述水合物模型，在所述下伏游离气模拟区内形成所述下伏游离气模型。
[0027]可选地，所述对所述高压反应釜进行排气和排水并计量排气量和排水量包括：
[0028]设定背压阀的压力值高于所述水合物模型的分解压力；
[0029]接通第一接口与开采模拟结构；
[0030]利用所述开采模拟结构计量所述排气量和所述排水量；
[0031]所述对水合物模型和下伏游离气模型进行开采并计量产气量和产水量包括：
[0032]设定背压阀的压力值低于所述水合物模型的稳定压力；
[0033]接通第二接口与开采模拟结构；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置，其特征在于，该装置包括：高压反应釜，所述高压反应釜的下端和上端分别开设有第一接口和第二接口，所述第一接口和所述第二接口用于与气液注入机构连接；水浴夹套，套设在所述高压反应釜的上部外侧，在被所述水浴夹套包裹的所述高压反应釜内部形成水合物模拟区，在所述高压反应釜下部没被所述水浴夹套包裹的所述高压反应釜内部形成下伏游离气模拟区；低温水浴，与所述水浴夹套连接；开采模拟结构，与所述第一接口和所述第二接口连接，所述开采模拟结构能够计量开采出的气水产量。2.根据权利要求1所述的含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置，其特征在于，所述高压反应釜上设置有温度采集结构，所述温度采集结构包括由下至上依次设置在所述高压反应釜上的多个温度传感器。3.根据权利要求2所述的含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置，其特征在于，所述温度传感器设置有四个，分别为第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述下伏游离气模拟区内，所述第二温度传感器设置在所述下伏游离气模拟区与所述水合物模拟区交界处，所述第三温度传感器设置在所述水合物模拟区的中部，所述第四温度传感器设置在所述水合物模拟区的上部。4.根据权利要求1所述的含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置，其特征在于，所述高压反应釜上设置有压力采集结构，所述压力采集结构包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器与所述第一接口相连接，所述第二压力传感器设置在所述下伏游离气模拟区与所述水合物模拟区交界处，所述第三压力传感器与所述第二接口相连接。5.根据权利要求1所述的含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置，其特征在于，所述低温水浴包括水浴容器和设置在所述水浴容器内的制冷组件，所述水浴容器通过第一管线和第二管线与所述水浴夹套连接。6.根据权利要求1所述的含下伏游离气天然气水合物储层开采实验装置，其特征在于，所述第一接口和所述第二接口分别通过第三管线和第四管线与所述开采...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑学齐，王海波，贺甲元，曾皓，张乐，王益维，杨立红，陈旭东，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：