钻井液与天然气水合物对流换热模拟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钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置及方法，其涉及天然气水合物钻井设备及方法技术领域，包括：反应釜、密封盖、外引导管、及分隔管；在所述分隔管位于第一位置时，所述分隔管的下端位于所述第二分隔管口内，所述反应腔与外界相连通；在所述分隔管位于第二位置时，所述分隔管的上端位于所述第二分隔管口内，所述分隔管的下端穿过所述第一分隔管口，所述分隔管与所述第一分隔管口及所述第二分隔管口间均密封设置，使反应腔密闭设置。本发明专利技术提供的钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置及方法能模拟生成的天然气水合物在抽离物理分隔结构并注入钻井液后，钻井液与天然气水合物的对流换热对天然气水合物的影响。物的影响。物的影响。

【技术实现步骤摘要】
钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置及方法


[0001]本专利技术涉及天然气水合物钻井设备及方法
，尤其涉及一种钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置及方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物是一种高效的清洁能源，常见于深海海底、冻土带等高压低温环境中。在天然气水合物地层钻井过程中，钻井液与天然气水合物的对流换热会破坏天然气水合物稳定存在的压力、温度条件，造成天然气水合物分解，进而降低近井地层稳定性，导致钻井失败，危害钻井安全。因此，厘清钻井液与天然气水合物地层的对流换热规律、摸清天然气水合物的分解速度是保障钻井安全的关键，需要专门的实验装置开展研究。然而，目前欠缺仅考虑钻井液与天然气水合物地层之间对流换热的实验装置。现有的天然气水合物实验装置都先通过控制温度、压力条件，原位生成天然气水合物后，对天然气水合物地层进行后续实验。如果想在模拟地层中保留钻井液流通通道，需要在天然气水合物合成过程中将通道与合成区域物理分隔。待水合物生成后，须先移除物理分隔，保证钻井液与含天然气水合物地层直接接触，再研究二者的对流换热。为了保障含天然气水合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置，其特征在于，包括反应机构、驱动机构、及温度传感机构，所述反应机构包括：反应釜，上端呈敞开设置，所述反应釜的下端的中部形成有第一分隔管口；密封盖，密封盖设在所述反应釜的上端，所述密封盖的中部形成有第二分隔管口，所述密封盖和所述反应釜围绕形成有反应腔，所述反应腔至少用于盛装结构砂、甲烷、水，所述温度传感机构设置在所述反应腔内；外引导管，自所述密封盖的上端向上延伸形成，所述驱动机构设置在所述外引导管的上端；分隔管，能活动的设置在所述外引导管内，所述分隔管的上端连接在所述驱动机构上，所述驱动机构用于驱动所述分隔管在第一位置和第二位置间移动；其中，在所述分隔管位于所述第一位置时，所述分隔管的下端位于所述第二分隔管口内，所述反应腔与外界相连通；在所述分隔管位于所述第二位置时，所述分隔管的上端位于所述第二分隔管口内，所述分隔管的下端穿过所述第一分隔管口，所述分隔管与所述第一分隔管口及所述第二分隔管口间均密封设置，以使所述反应腔呈密闭设置。2.如权利要求1所述的钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置，其特征在于，所述反应机构包括：注入结构体，自所述反应釜的下端向下延伸形成，所述注入体内形成有注射腔；内引导管，自所述注入结构体的中部向上延伸形成，所述内引导管穿过所述第一分隔管口及所述第二分隔管口，所述分隔管能活动的套设在所述内引导管上，在所述分隔管位于所述第二位置时，所述分隔管的下端伸入所述注射腔内。3.如权利要求2所述的钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置，其特征在于，所述外引导管的内壁上形成有第一流体引导部，所述内引导管的外壁上形成有第二流体引导部，所述第一流体引导部的高度和所述第二流体引导部的高度相同，且位于所述密封盖的上方；所述外引导管的侧壁上形成有第一流体出口，所述第一流体出口的高度低于所述第一流体引导部的高度，且高于所述密封盖的高度；所述分隔管上形成有第二流体出口，在所述分隔管位于所述第一位置时，所述第二流体出口的高度低于所述第一流体引导部的高度，且高于所述密封盖的高度，所述反应腔通过所述分隔管与所述内引导管间的间隙、所述第二流体出口、及所述第一流体出口与外界连通，以导出钻井液。4.如权利要求3所述的钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置，其特征在于，所述外引导管的内壁上形成有第一密封部，所述第一密封部的高度高于所述第一流体引导部；所述反应机构包括多个格莱圈，多个所述格莱圈分别设置在所述第一密封部上、所述密封盖与所述反应釜之间、所述密封盖在所述第二分隔管口处的径向内壁上、及所述反应釜在所述第一分隔管口处的径向内壁上，以保证所述反应腔的密封。5.如权利要求1所述的钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置，其特征在于，所述温度传感机构包括多个温度传感单元，每个所述温度传感单元均包括多个温度传感器，同一个所述温度传感单元上的多个所述温度传感器沿轴向均匀分布设置在所述反应腔内；
其中一半数量的所述温度传感单元沿第一径向均匀分布设置，另一半数量的所述温度传感单元沿第二径向均匀分布设置，所述第一径向和所述第二径向间的夹角为90度。6.如权利要求1所述的钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置，其特征在于，所述分隔管的上端形成有传动部，所述传动部的上端形成有夹持部，所述夹持部用于吊装工具夹取所述分隔管；所述驱动机构包括：固定壳体，设置在所述外引导管的上端；驱动器，设置在所述固定壳体上；传动盘，能转动的设置在所述固定壳体内，所述传动盘与所述传动部间通过螺纹相传动连接，所述驱动器用于驱动所述传动盘，以驱动所述伸缩杆运动。7.如权利要求1所述的钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置，其特征在于，所述密封盖上形成有进气口、填砂口、电路口、及压力探测口，所述填砂口用于向所述反应腔内添加结构砂；所述钻井液与天然气水合物对流换热模拟实验装置包括：甲烷调压注入装置，用于通过所述进气口向所述反应腔内注入甲烷；航空插头，密封设置在所述电路口上；数据采集装置，与所述航空插头相电连接，用于收集所述温度传感机构的温度信息；压力传感器，密封设置在所述压力探测口上，以探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰城，谷同凯，张来斌，杨进，殷启帅，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：