[发明专利]基于多分支孔技术开采水合物的实验模拟装置

说明书

本发明公开一种基于多分支孔技术开采水合物的实验模拟装置，包括多分支孔开采单元、温控单元、气体注入单元、液体注入单元、出口分离计量单元、气体回收单元和数据采集处理单元；采用在中心主井网的侧向开孔的方式向四周布设多层水平分支孔，由中心主井网带动水平分支孔共同降压进行水合物开采，以有效增大水合物储层泄流面积，能够完整模拟水合物储层形成、多分支孔布设、多分支孔降压、防砂防堵、以及气‑水‑砂分离等过程，为详细了解海域水合物多分支孔开采效率、生产特征等提供详实的实验数据，进而为实现水合物的高效开采、产能评价、开发方案和工艺设计优化提供理论基础。

技术领域

本发明属于海洋天然气水合物资源开发实验研究领域，具体涉及一种基于多分支孔技术开采水合物的实验模拟装置，为建立新型的水合物开采增产技术提供模拟实验平台。

背景技术

已有调查结果表明，天然气水合物资源量巨大，预估储量至少是传统石油天然气总和的2倍。全球99％的天然气水合物资源赋存于海洋中，因此建立高效可靠的海洋天然气水合物试采技术是实现资源商业化利用的关键。截至目前，日本和中国先后三次实施了海域天然气水合物资源试采，均是以单一垂直井降压开采为基础进行的工艺设计。试采结果表明，现有技术条件下，中-粗砂具有高渗能力是最适合试采的水合物储层、水合物沉积层及其下伏含两相流(游离气、自由水)的I类储层是产气量最高的储层类型、降压法是最为经济有效的开采技术方案。

但是，通过三次试采也暴露出严重的效率问题，目前的单一井降压所获取的产气量，即使在中粗砂储层中也难以满足商业化的需求，因此必须开发新的增产工艺。目前多分支孔多在每层瓦斯、煤层气、页岩气和常规油气中使用，比如，授权公告号为【CN104196527B】的发明专利公开的多分支井产能模拟系统与多分支井产能模拟实验方法、授权公告号为【CN103437705B】的发明专利公开的本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置以及授权公告号为【CN207080216U】的新型专利公开的多分支井产能试验装置等也都服务于油气、煤层气开采等领域。

与常规油气开采领域不同，在海洋天然气水合物资源开发研究领域，由于其所应用领域、高压低温环境、水合物试采模拟实验工艺方法等的不同，多分支孔设计及应用也受到很多限制。本发明基于多分支孔技术创造性的提出一种模拟开采水合物的实验装置，当井筒进入水合物储层后，通过侧向开孔的方式向四周布设多分支孔，通过主井筒带动分支孔共同降压进行水合物开采，其优势是多分支孔能够增大水合物储层泄流面积，从而提升产量，能够完整模拟水合物储层形成、多分支孔布设、多分支孔降压、防砂防堵、以及气-水-砂分离等过程，为详细了解海域水合物多分支孔开采效率、生产特征等提供详实的实验数据，具有重要的研究价值及实际意义。

发明内容

本发明提出一种基于多分支孔技术开采水合物的实验模拟装置，通过采用在中心主井网的侧向开孔的方式向四周布设多分支孔，以有效增大水合物储层泄流面积，从而提升产量，且该装置能够完整模拟水合物储层形成、多分支孔布设、多分支孔降压、防砂防堵、以及气-水-砂分离等过程，为详细了解海域水合物多分支孔开采效率、生产特征等提供详实的实验数据，具有重要的研究价值及实际意义。

本发明是通过以下方案实现的，基于多分支孔技术开采水合物的实验模拟装置，包括多分支孔开采单元、温控单元、气体注入单元、液体注入单元、出口分离计量单元、气体回收单元和数据采集处理单元，所述数据采集处理单元采集温控单元、气体注入单元、液体注入单元、出口分离计量单元和气体回收单元的相关数据，并实现对温控单元、气体注入单元和液体注入单元的控制；