[发明专利]裂隙型天然气水合物动态监测装置及其方法

说明书

本发明所述裂隙型天然气水合物动态监测装置及其方法，基于室内实验条件下，针对裂隙型天然气水合物生成、分解过程模拟实时快速测量，以总结出裂隙型天然气水合物成藏规律、并为裂隙型水合物开采过程提供关键控制要点。该装置包括反应釜、高压供气瓶组、气体回收罐、采集与处理系统和低温恒温气浴室。反应釜包括反应釜本体，反应釜本体内腔填充沉积物介质，沉积物介质内设有模拟裂隙层；反应釜本体内腔沿轴向至少设有两组成像测量电极，成像测量电极通过低温电缆与采集与处理系统电连接；成像测量电极对应的反应釜本体外侧设置电极屏蔽筒。

技术领域

本发明属于海洋天然气水合物资源勘探开发工程技术领域，具体涉及一种能够在室内试验室条件下实时模拟监测裂隙型水合物生成、分解过程的实验装置，以及应用此类监测装置的测试方法。

背景技术

天然气水合物作为一种清洁型的化石能源，是全球能源竞争的制高点。目前全球水合物研究已经逐渐从勘探阶段整体转入试开采阶段，但距离工业化开采还有很长的路要走。

根据天然气水合物在地层中的基本分布特征，目前通常将天然气水合物储层分为孔隙充填型天然气水合物储层和裂隙型天然气水合物储层。前者主要是指水气在沉积物孔隙空间中形成水合物，水合物的形成占据了原始孔隙中的流体(气体或水)；后者则表现为水合物形成过程中“驱替”原始地层沉积物颗粒，形成层状、脉状或结核状分布的水合物带。

目前对天然气水合物在沉积物中的形成、分解过程的研究主要集中在对孔隙扩散性天然气水合物沉积物的研究方面，其含水合物沉积物形成主要有两种途径：①混合制样；②原位生成。前者主要的做法是先在高压低温容器中形成纯天然水气合物，在低温条件下快速粉碎与沉积物混合，压入相应的反应釜形成含水合物沉积物，然后测量其物性参数及分解过程的变化规律；后者主要的做法是先在高压低温反应釜中填装特定的沉积物湿试样，然后通入甲烷气体降温生成水合物，并实时测量水合物生成过程中物性参数的变化规律。一定时间后天然气水合物合成完毕，转入模拟开采过程，测试水合物分解过程中的天然气水合物沉积物物性参数变化规律。

如2016年5月11日公开的专利技术，公开号为CN105571647A，名称天然气水合物开采多物理场演化模拟测试装置及其方法，测试装置包括反应釜，反应釜设置于温度控制模块内，反应釜分别与液体供给模块、气体供给模块、反压控制模块、围压加载模块和数据测量采集模块相连接。模拟测试方法是采用电阻层析成像技术进行沉积物中物质含量特别是水合物饱和度的实时测量，通过围压液的体积变化进行沉积物体积变化的实时测量，结合温度、孔隙压力和流速(产气以及产水速率)实验数据能够实现水合物降压开采时温度场、流场和位移场演化过程的实验模拟工作。其核心技术方案仍是围绕孔隙充填型天然气水合物储层展开的。

目前尚未见关于裂隙型天然气水合物成藏规律、开采过程模拟相关的室内物理模拟实验研究报道，仅有部分研究者根据历次天然气水合物钻探航测的钻探结果提出了用于裂隙型天然气水合物地球物理评价的理论或半理论模型。由于目前的技术限制和相应的基础实验研究做支撑，国内外普遍认为孔隙分散型砂质水合物储层是最佳的优选试采场地，而裂隙型天然气水合物藏则被认为是不具备可采性。但实际上，裂隙型天然气水合物具有高饱和度特征，就其资源量而言，具有非常可观的开采诱惑力。前期全球天然气水合物勘探在美国的墨西哥湾盆地、日本南海海槽、我国西沙海域、韩国的郁龙盆地的沉积物中均发现了裂隙充填型水合物。因此在室内模拟裂隙型天然气水合物成藏、开采过程，为裂隙型天然气水合物的成藏开采一体化过程提供技术储备，对于从能源资源的角度利用裂隙型天然气水合物资源具有重要意义。