[发明专利]水合物开采储层响应与出砂模拟多功能反应釜

说明书

本发明公开一种水合物开采储层响应与出砂模拟多功能反应釜，包括：釜体、上端盖、下端盖、活塞、堵头、水冷夹套；釜体为中空的以放置试样；在上端盖上设有轴压注入孔，通过轴压注入孔提供的固结压力来推动活塞移动，以进行固结测试；在下端盖和活塞上分别设有流体入口、流体出口，以进行渗透测试；在活塞和下端盖分别设有声波发射探头和声波接收探头，以进行声波测试；釜体的侧壁上还设有若干电阻率探头，以进行电阻率测试；堵头向外抽出使得釜体与出砂口连通以进行出砂测试，在釜体的下方还设有收集口。本发明可进行水合物的合成与分解测试，并在维持上覆地层压力条件下，监测试样的应力固结、出砂沉降、流体运移规律及声波和电阻率等。

技术领域

本发明涉及出砂及多物性参数联合测量技术领域，尤其涉及一种水合物开采储层响应与出砂模拟多功能反应釜。

背景技术

自然界中的水合物矿藏赋存环境相当复杂，在实际的开采过程中，随着水、气等多相流体的分解与产出，开采地层周围的有效应力场会发生复杂的变化，地层自身的固结压实状态也随水合物的变化而产生相应的沉降等响应行为，将会极大的影响整个开采过程的安全与稳定性。

另一方面，水合物的分解使得固相成分转化为气相和液相成分，一定程度上增大了储层的孔隙体积，可能有助于气体的顺利流动，但地层结构的沉降压实也会进一步的影响储层微观孔隙结构，造成渗透系数的变化进而改变水气流体的产出，一定程度上也会影响整个开采过程的高效性。除此之外，储层在经历过一系列的应力场变化之后，沉降过程中可能存在局部破坏剥离的风险，而水、气流体的持续运移过程也可能造成颗粒的位置改变以及支撑结构的弱化，威胁开采过程的安全稳定以及高效性。

针对上述过程，除了关注相应的温度，压力，饱和度，产气、产水、产砂及相对和绝对渗透率等产出和出砂过程的参数，地层沉降，孔隙度，有效应力等安全过程参数外，对整个过程中的地层情况的演化特征掌握也显得十分重要。因此，为满足水合物开采的需要，从根本上了解水合物开采这样一个多相多场多因素控制的耦合过程，探究水合物开采过程中的出砂和储层响应情况以及相应的物性参数变化，确有必要设计出一种聚焦水合物储层出砂与开采响应情况研究，同时兼顾相关过程中孔隙度，波速，电阻率，渗透率等各项参数演化规律研究的室内模拟实验装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种水合物开采储层响应与出砂模拟多功能反应釜，能够探究含水合物开采过程中出砂所引起的地层稳定性及渗透性响应变化机理，探讨这些过程中的产气、产水、产砂等直接参数以及波速、电阻率等反映地层信息的间接参数与水合物分解程度的动态响应关系，分析水合物饱和度等参数对出砂和开采过程以及地层稳定的影响，从而为含水合物沉积物开采方案的确定提供服务。

为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：水合物开采储层响应与出砂模拟多功能反应釜，包括：釜体、分别位于所述釜体顶部和底部的上端盖和下端盖、穿过所述上端盖的活塞、设于所述釜体侧面的堵头、设于所述釜体外围的水冷夹套；

所述釜体为中空的，以放置试样；在所述上端盖上设有轴压注入孔，通过所述轴压注入孔提供的固结压力来推动所述活塞移动，以进行固结测试；

在所述下端盖上还设有流体入口，在所述活塞上还设有流体出口，以进行渗透测试；

在所述活塞的底部设有声波接收探头、在所述下端盖的顶部设有声波发射探头，以进行声波测试；所述釜体的侧壁上还设有若干电阻率探头，以进行电阻率测试；

所述堵头向外抽出使得釜体与出砂口连通以进行出砂测试，在所述釜体的下方还设有收集口，经出砂测试后的气体、液体和固体分别通过所述收集口的不同出口进行收集；在单独或同步进行固结测试、渗透测试、声波测试或电阻率测试时，所述堵头向内插入以密封釜体。

进一步的，在所述活塞的底部和下端盖的顶部还分别设有上透水石和下透水石，所述上透水石环绕声波接收探头、下透水石环绕声波发射探头。