[发明专利]水合物钻井模拟系统以及模拟方法

权利要求书

1.一种水合物钻井模拟系统，其特征在于，该水合物钻井模拟系统包括供应机构、钻井模拟机构、井壁及地层模拟机构和传感分析机构，所述井壁及地层模拟机构包括井筒腔室(10)和能够连通所述井筒腔室(10)的地层模拟装置，所述供应机构用于向所述地层模拟装置供应用于生成水合物的气体和液体以在所述地层模拟装置中形成水合物，所述地层模拟装置能够在与所述井筒腔室连通的连通状态和与所述井筒腔室分隔的分隔状态之间切换，所述钻井模拟机构用于在所述井筒腔室中模拟钻井过程中的泥浆循环和钻头旋转，所述传感分析机构连接所述地层模拟装置以在所述钻井模拟机构运行的过程中对所述地层模拟装置进行监测。

2.根据权利要求1所述的水合物钻井模拟系统，其特征在于，所述地层模拟装置包括二维地层模拟组件(20)，所述二维地层模拟组件(20)包括透明的刻蚀玻璃片和透明的装载片，所述刻蚀玻璃片的表面上刻蚀有用于模拟容纳水合物的通道的纹路，所述装载片用于设置所述刻蚀玻璃片。

3.根据权利要求2所述的水合物钻井模拟系统，其特征在于，所述地层模拟装置包括三维地层模拟组件(30)，

其中，所述三维地层模拟组件(30)包括刻蚀玻璃块，所述刻蚀玻璃块的内部刻蚀有用于模拟容纳水合物的通道的纹路；或者，三维地层模拟组件(30)包括内部充填有砂砾的容器。

4.根据权利要求3所述的水合物钻井模拟系统，其特征在于，所述井壁及地层模拟机构包括模拟底盖(11)、模拟上盖(12)和模拟井壁，所述模拟井壁、所述模拟底盖(11)和所述模拟上盖(12)共同限定所述井筒腔室(10)，所述模拟井壁包括内部套筒(40)和套设在所述内部套筒(40)外侧的外部套筒(50)，所述外部套筒(50)上设置有用于设置所述地层模拟装置的插槽，所述内部套筒上设置有通孔(41)以及可移动的滑片(42)，所述插槽的两端贯通且所述通孔(41)对应于所述插槽设置以使得插槽和所述井筒腔室(10)连通，所述滑片(42)能够在封闭所述通孔(41)的位置和开启所述通孔(41)的位置之间移动以使得所述地层模拟装置在所述连通状态和所述分隔状态之间切换。

5.根据权利要求4所述的水合物钻井模拟系统，其特征在于，所述内部套筒(40)上设置有滑槽，所述滑片(42)能够在所述滑槽上移动以在封闭所述通孔(41)的位置和开启所述通孔(41)的位置之间移动。

6.根据权利要求4所述的水合物钻井模拟系统，其特征在于，所述外部套筒(50)的横截面为矩形，所述插槽包括用于设置所述装载片的二维组件插槽(51)和用于设置所述刻蚀玻璃块的三维组件插槽(52)，所述二维组件插槽(51)设置在所述外部套筒(50)的两个相对的表面上，所述三维组件插槽(52)设置在所述外部套筒(50)的其余两个相对的表面上；

其中，所述二维组件插槽(51)可旋转地设置在所述外部套筒(50)上以使所述装载片能够以不同的角度与所述井筒腔室(10)连通。

7.根据权利要求2所述的水合物钻井模拟系统，其特征在于，所述供应机构包括气体储存容器(61)、溶液储存容器(62)和泵件(63)，所述装载片上设置有连通所述刻蚀玻璃片的注气口和注液口，所述气体储存容器(61)通过所述泵件(63)经由所述注气口向所述装载片通入气体，所述溶液储存容器(62)通过所述注液口向所述装载片通入液体。

8.根据权利要求3所述的水合物钻井模拟系统，其特征在于，所述传感分析机构包括显微观察装置和核磁共振装置，所述显微观察装置用于观察所述二维地层模拟组件中水合物的微观状态变化，所述核磁共振装置用于监测所述三维地层模拟组件中水合物的变化过程。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的水合物钻井模拟系统，其特征在于，所述传感分析机构包括连通所述井壁及地层模拟机构的温度传感器(81)和压力传感器(82)。

10.水合物钻井模拟方法，其特征在于，所述水合物钻井模拟方法利用权利要求1-9中任意一项所述的水合物钻井模拟系统，该方法包括：

S1：将所述地层模拟装置设置成与所述井筒腔室(10)分隔的所述分隔状态；

S2：利用所述供应机构向所述地层模拟装置供应液体和气体以在所述地层模拟装置中生成水合物；

S3：启动所述钻井模拟机构并将所述地层模拟装置设置成与所述井筒腔室(10)连通的连通状态；

S4：利用所述传感分析机构监测在所述钻井模拟机构运行期间所述地层模拟装置中的水合物的变化过程，并对监测数据进行分析。