[发明专利]天然气水合物开采模拟实验装置以及评价参数获取方法

说明书

本申请提供了一种天然气水合物开采模拟实验装置以及评价参数获取方法，包括：釜体，釜体具有扇形腔体的中空腔室，扇形腔体具有相对的顶角端和开阔端；釜盖，设置有：开采井通孔，用于插入开采井，开采井位于中空腔室内的井段的部分周向上开设有多个采气孔，采气孔朝向所述开阔端；开采井在中空腔室外部连接有用于检测采气速率和出水速率的测定机构；多个釜盖连接孔，釜盖连接孔用于向中空腔室内填充含水沉积物，多个釜盖连接孔自顶角端向开阔端分布；与釜盖连接孔相配合的法兰盖。本申请通过构建水平截面为扇形的空间以模拟天然气水合物的开采过程，再通过计算还原至半径相同的圆形区域，以实现与相同半径的大型反应釜相当的模拟效果。

技术领域

本申请涉及天然气水合物开采领域，特别是涉及一种天然气水合物开采模拟实验装置以及评价参数获取方法。

背景技术

天然气水合物是天然气和水分子在高压低温条件下形成的固态晶体，在相平衡打破时将分解为天然气和水。大量天然气水合物埋藏在海底沉积物中，在我国南海海域储量约为649700亿立方米。因此，天然气水合物有望成为继页岩气、致密气、煤层气、油砂等之后的储量最为巨大的接替能源。

天然气水合物在海底呈现为厚度小、范围大的薄盘状分布。常见开采方案中，开采井采用竖直井形式，并在井筒一定高度处环绕井筒开设若干个采气通道，从而在开采井周围形成一个薄盘状的有效作用区域。在开采过程中，该有效作用区域内存在水合物相变、流场变化、温度变化和压力变化等，若对这些参数的变化规律进行研究可为水合物开采技术提供理论支撑。

现有技术中，用于模拟天然气水合物开采过程的实验装置是一套集天然气水合物生成、分解、参数测量等多功能于一体的高度集成系统，其形状及尺度的设计在很大程度上决定了实验系统的规模、投资、性能及实验结果的有效性。由于水合物开采操作压力较高，水合物开采模拟实验装置设备造价高昂，便导致装置尺寸受限，难以模拟开采过程中的有效作用区域，从而无法获取准确的空间效应，对真实工况的近似还原度较小。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

为解决上述至少一个技术问题，本申请提供了一种天然气水合物开采模拟实验装置以及评价参数的获取方法，通过构建水平截面为扇形的空间以模拟天然气水合物的开采过程，获取开采过程中气体开采速率、相变、温度场、压力场的空间分布规律，再通过计算还原至半径相同的圆形区域，以实现与相同半径的大型反应釜相当的模拟效果。降低了设备造价，并提高了水合物开采模拟过程的准确性和还原性。

为实现上述目的，提供的技术方案如下所述：

一种天然气水合物开采模拟实验装置，包括：

釜体，所述釜体具有中空腔室，所述中空腔室为扇形腔体，所述扇形腔体具有相对的顶角端和开阔端；

釜盖，用于封闭所述中空腔室；所述釜盖设置有：

开采井通孔，用于插入开采井，所述开采井位于所述中空腔室内的井段的部分周向上开设有多个采气孔，所述采气孔朝向所述开阔端；所述开采井在所述中空腔室外部连接有用于检测采气速率和出水速率的测定机构；

多个釜盖连接孔，所述釜盖连接孔用于向所述中空腔室内填充含水沉积物，多个所述釜盖连接孔自所述顶角端向所述开阔端分布；

与所述釜盖连接孔相配合的法兰盖；

所述釜体具有与所述釜盖相对的底壁，所述底壁上设置有第一声波探头孔，所述釜盖上设置有第二声波探头孔，所述第二声波探头孔与所述第一声波探头孔相对应，所述第一声波探头孔和所述第二声波探头孔中的一个用于安装声波发射器，另一个用于安装声波接收器；