一种天然气水合物开采井变形与海床坍塌灾变可视化超重力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天然气水合物开采井变形与海床坍塌灾变可视化超重力实验装置及方法。装置包括可视化模型舱、变形监测模块、海床可视化模块、立体伺服温控模块、水合物制备模块、开采模块、液气分离与收集模块、模型多场数据监测与采集模块。本发明专利技术能在超重力条件下真实模拟大尺度原位水合物储层开采与灾变过程，实时观测和记录水合物储层开采时的井管变形、气体泄漏、海床坍塌等工程灾变过程，探究灾变过程机制及其发展规律。本发明专利技术解决了目前常规装置难以在水合物开采时捕获其内部形态发展过程的难题，为深海天然气水合物安全高效开采和灾变防控提供新的研究手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩土工程和能源工程领域，涉及一种超重力物理模拟实验装置及方法，特别是一种天然气水合物开采井变形与海床坍塌灾变可视化超重力实验装置及方法。

技术介绍

1、天然气水合物是由气体分子(主要为甲烷)和水分子在高压低温条件下生成的笼形结晶化合物，主要赋存于高压低温环境的深海沉积物中。天然气水合物分解时，标准条件下1m3天然气水合物可释放约164m3的甲烷气体，其资源潜力巨大，被认为是21世纪最有潜力替代常规油气的清洁能源。

2、天然气水合物分解是一个固相转化为液相(水)和气相(甲烷气)的相变过程，含水合物沉积物固相损失会导致水合物储层产生较大变形，往往引发开采井失稳、海床坍塌、海床气体泄漏等工程灾变问题。研究天然气水合物开采过程中开采井变形和海床沉降规律对于天然气水合物开采灾变防控具有重要意义，但目前相关装置在实验过程中无法实时监测开采井的变形以及海床沉降特性。

3、海域水合物一般赋存于千米级深海沉积物中，储层厚度数十米，储层强度、稳定等特性受重力场影响显著。开展与现场原型相似的室内模型实验，需要通过搭载于土工离心机上的超重力实本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种天然气水合物开采井变形与海床坍塌灾变可视化超重力实验装置，其特征在于：包括可视化模型舱、变形监测模块、海床可视化模块、立体伺服温控模块、水合物制备模块、开采模块、液气分离与收集模块、模型多场数据监测与采集模块；其中，可视化模型舱设有高压防爆视窗以实现高压可视化，可视化模型舱内置有水合物储层模型，外围设置立体伺服温控模块用于控制可视化模型舱内温度，底部通过液气注入口与水合物制备模块连接，可视化模型舱顶部有开采井插入，并通过开采井与开采模块、液气分离与收集模块连接，实现水合物储层模型制备、模拟开采全过程；变形监测模块和海床可视化模块分别固定于可视化模型舱顶部，用于获取水合物储层模型表...

【技术特征摘要】

1.一种天然气水合物开采井变形与海床坍塌灾变可视化超重力实验装置，其特征在于：包括可视化模型舱、变形监测模块、海床可视化模块、立体伺服温控模块、水合物制备模块、开采模块、液气分离与收集模块、模型多场数据监测与采集模块；其中，可视化模型舱设有高压防爆视窗以实现高压可视化，可视化模型舱内置有水合物储层模型，外围设置立体伺服温控模块用于控制可视化模型舱内温度，底部通过液气注入口与水合物制备模块连接，可视化模型舱顶部有开采井插入，并通过开采井与开采模块、液气分离与收集模块连接，实现水合物储层模型制备、模拟开采全过程；变形监测模块和海床可视化模块分别固定于可视化模型舱顶部，用于获取水合物储层模型表面和开采井的变形以及实时观测可视化模型舱内井管屈曲、模型表面海床坍塌的形态及海床是否发生气体泄漏，并均与模型多场数据监测与采集模块相连。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物开采井变形与海床坍塌灾变可视化超重力实验装置，其特征在于：所述实验装置可在地面开展常重力实验，也可搭载于土工离心机开展超重力实验，开展超重力实验时，可视化模型舱、变形监测模块、海床可视化模块、开采模块、液气分离与收集模块搭载于离心机吊篮内；水合物制备模块和立体伺服温控模块的制冷部件置于离心机动力室，通过离心机管线与旋转接头和吊篮内装置连接；模型多场数据监测与采集模块的数据采集系统搭载于离心机转轴中心，并沿离心机转臂布置线路与吊篮内装置连接。

3.根据权利要求1所述的天然气水合物开采井变形与海床坍塌灾变可视化超重力实验装置，其特征在于：所述的可视化模型舱包括可视化模型舱筒体(1)、可视化模型舱顶盖(2)和高强螺栓(3)，可视化模型舱顶盖(2)与可视化模型舱筒体(1)通过高强螺栓(3)连接，接触处通过密封圈密封；可视化模型舱是水合物储层模型(15)及其上覆水层的承载体，可视化模型舱内部能够承受一定压力；可视化模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王路君，王鹏，孙传淇，朱斌，陈云敏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：