一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统及其实验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统及其实验方法，包括液体注入单元、气体注入单元、模型单元、加砂单元、注热单元、计量单元、三相分离单元、气体回收单元和数据采集处理单元；该实验方法包括准备好实验所需的物品，启动系统并记录实验数据，根据实验数据进行对比分析。本发明专利技术能够在实验室内开展模拟天然气水合物开采过程出砂机理、规律，研究不同地层中径向流内温度、压力、电阻率等数值的变化情况，在进行注热开采时，能够研究不同注热温度对筛管挡砂性能的影响，在进行降压开采时，能够研究不同降压速度、不同开采速率对筛管挡砂性能的影响，为天然气水合物开采中的防砂方案制定、防砂工艺参数优化及产能预测提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统及其实验方法，属于天然气水合物模拟实验。

技术介绍

1、天然气水合物被誉为潜在高效清洁能源，它具有分布广、资源量大、能量密度高和无污染的特征，被公认为是具有良好前景的重要后续清洁能源。

2、目前已开展短期试采工作的地区包括加拿大麦肯齐，美国阿拉斯加北坡、日本爱之海和南海海槽以及中国南海神狐海域。这些试采工程均采用降压法进行开采，日本水合物试采由于出砂被迫终止，其他大部分地区的开采过程中均出现不同程度的出砂现象。因此，降压法开采出砂问题是目前制约水合物商业化生产的关键障碍，开采过程中的出砂问题亟待解决。

3、天然气水合物开采过程的出砂量与产能不仅与防砂方式、挡砂精度密切相关，还与砂粒粒径、泥质含量、泥质中粘土矿物组份以及流体粘度、流速、生产压差、压差的变化程度等一系列因素相关，这是非常复杂的一个过程。因此，现场进行研究难度大且成本高。

4、中国专利文献cn107462677a公开了一种天然气水合物开采防砂试验装置及方法，其试验装置由依次串联的恒速恒压平流泵、活塞搅拌容器、防本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，包括模型单元以及均与模型单元连接的加砂单元、液体注入单元、气体注入单元、注热单元、计量单元。

2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，还包括三相分离单元、气体回收单元；

3.根据权利要求2所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，还包括数据采集处理单元；

4.根据权利要求3所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，所述模型单元：包括径向流模型和单向流模型，径向流模型内设置有筛管，单向流模型内设置有筛网，径向流模型和单向流模型上设置有温度调...

【技术特征摘要】

1.一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，包括模型单元以及均与模型单元连接的加砂单元、液体注入单元、气体注入单元、注热单元、计量单元。

2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，还包括三相分离单元、气体回收单元；

3.根据权利要求2所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，还包括数据采集处理单元；

4.根据权利要求3所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，所述模型单元：包括径向流模型和单向流模型，径向流模型内设置有筛管，单向流模型内设置有筛网，径向流模型和单向流模型上设置有温度调节装置。

5.根据权利要求4所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，所述液体注入单元：包括储液罐、螺杆泵和柱塞泵，储液罐的出液口与模型单元之间连接第一管路，螺杆泵和柱塞泵并联设置在第一管路上，螺杆泵的出口以及柱塞泵的出口处均安装有阀门；

6.根据权利要求5所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，所述加砂单元：包括储砂罐、输送绞龙和混料管道，储砂罐与模型单元之间连接输送绞龙，储砂罐的出料口处设置输送绞龙，输送绞龙的下方设置混料管道，混料管道上设置有进料口、进液口和砂液出口，混料管道的进料口与输送绞龙的出料口相连通，混料管道的进液口通过第四管路与液体注入单元中的螺杆泵连接，混料管道的砂液出口通过第五管路与模型单元中径向流模型中的气液入口和气液出口连通，混料管道的底端还设置有冲洗口，所述第二管路的出气口接入第五管路上。

7.根据权利要求6所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，所述注热单元：包括蒸汽发生器、注入液罐、平流泵，其中，蒸汽发生器具有进液口和出液口，蒸汽发生器的进液口通过第六管路与注入液罐相连，第六管路上设置有平流泵，蒸汽发生器的出液口通过第七管路连接第五管路。

8.根据权利要求7所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，所述计量单元：包括电子天平、气体质量流量计、液体流量计、气体控制流量计、温度传感器，电子天平设置在三相分离单元中气液分离器的下方，电子天平上放置有称重杯，称重杯与第十管路相连通，气体质量流量计安装在第十三管路上，液体流量计安装在第四管路上，气体控制流量计安装在第二管路上，气体控制流量计上还并联有一直通管路，温度传感器安装在蒸汽发生器内。

9.根据权利要求8所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，所述三相分离单元：包括固液气分离器、过滤器、气液分离器、pid控制器，固液气分离器的进口通过第八管路连接径向流模型和单向流模型，固液气分离器的出口连接第九管路，第九管路上依次设置有过滤器、pid控制器、气液分离器和干燥容器，气液分离器的出液口连接第十管路；

10.根据权利要求9所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，所述数据采集处理单元：包括模拟信号数据转换模块、温度传感器数据采集模块、压力数据采集板和计算机，模拟信号数据转换模块、温度传感器数据采集模块和压力数据采集板均与计算机连接；温度传感器数据采集模块和压力数据采集板均接入计算机，计算机内设置有模拟信号数据转换模块。

11.根据权利要求10所述的一种天然气水合物挡砂防砂模拟实验系统，其特征在于，所述径向流模型，包括径向流外壳，该径向流外壳为两端开口的空心筒，径向流外壳的两端分别连接径向上盖板和径向下盖板，在径向流外壳的内腔中安装有所述测试筛管，测试筛管内与径向流外壳之间形成砂石层容纳腔，径向上盖板上开设有与测试筛管的内腔相连通的上出口，径向下盖板上开设有与测试筛管的内腔相连通的下出口，径向流外壳上开设有与砂石层容纳腔相连通的气液入口和气液出口，径向上盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小龙，王增林，张雷，赵益忠，左家强，陈刚，梁伟，宋金波，贾维霞，姜静，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
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