[发明专利]海洋天然气水合物的分离计量实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种海洋天然气水合物的分离计量实验装置及方法，装置包括：样品实验釜，用于盛放海洋天然气水合物样品，样品实验釜顶部设置第一釜口，其底部设置第二釜口；加热装置套设在样品实验釜外部，用于对海洋天然气水合物样品进行加热；气体流量计用于测量第一釜口处气体流量数据；液体计量泵用于测量第二釜口处液体流量数据；温度传感器和压力传感器用于测量样品实验釜内部的温度和压力数据；控制设备包括控制柜和PC端，控制柜用于控制加热装置处于开启状态或关闭状态，PC端用于记录气体流量数据，液体流量数据，温度数据和压力数据。本发明可以模拟水合物颗粒在非稳定状态下矿体结构变化，掌握钻井液流变性和井筒流动参数变化。

技术领域

本发明涉及海洋天然气水合物钻采技术领域，尤其涉及海洋天然气水合物的分离计量实验装置及方法。

背景技术

天然气水合物资源量极为丰富，主要分布在陆地永久冻土带和陆缘外围的海底沉积物中，其中海洋天然气水合物资源量约为陆地冻土带的100倍以上。海底浅表层的天然气水合物由于处于海底原始温度、压力环境下，保持较为稳定的状态。然而，随着海洋油气钻采技术的发展，世界上已经实施的水合物试采均在成岩水合物矿体中进行，且当破碎的水合物颗粒进入井筒中时，随着压力、温度发生改变进而影响水合物颗粒的稳定状态，对钻采施工安全造成最大威胁。另一方面，水合物层钻屑颗粒与常规海洋钻井过程中的岩屑颗粒不同，其在环空随钻井液上返过程中会由于井筒温度、压力的变化而发生分解，水合物钻屑颗粒的分解吸热作用会进一步影响水合物矿体结构的变化，整个井筒内的气液两相会因此改变，进而会影响钻井液流变性和井筒流动参数的变化以及海洋钻井安全施工。因此，有必要对非稳定状态下的天然气水合物进行研究。

目前，现有研究对象主要针对天然气水合物生成物理模拟实验系统和固态流化采掘机，难以模拟水合物颗粒在非稳定状态下的矿体结构变化，无法掌握钻井液流变性和井筒流动参数的变化，使得后期海洋天然气水合物钻采存在安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供一种海洋天然气水合物的分离计量实验装置，用以模拟水合物颗粒在非稳定状态下的矿体结构变化，测量海洋天然气水合物在非稳定状态下的组分含量，掌握钻井液流变性和井筒流动参数的变化，为后期海洋天然气水合物钻采提供理论和实验基础，该装置包括：

样品实验釜，用于盛放海洋天然气水合物样品，所述样品实验釜的顶部设置第一釜口，样品实验釜的底部设置第二釜口；

加热装置，套设在所述样品实验釜外部，用于对样品实验釜中盛放的海洋天然气水合物样品进行加热；

气体流量计，与所述样品实验釜的第一釜口连接，用于测量所述样品实验釜内海洋天然气水合物样品分解在第一釜口处的气体流量数据；

液体计量泵，与所述样品实验釜的第二釜口连接，用于测量所述样品实验釜内海洋天然气水合物样品分解在第二釜口处的液体流量数据；

温度传感器，设置在样品实验釜中，用于测量所述样品实验釜内部的温度数据；

压力传感器，设置在样品实验釜中，用于测量所述样品实验釜内部的压力数据；

控制设备，包括控制柜和PC端，控制柜与所述加热装置连接，用于控制所述加热装置处于开启状态或关闭状态，PC端与所述气体流量计，液体计量泵，温度传感器和压力传感器连接，用于记录所述第一釜口处的气体流量数据，第二釜口处的液体流量数据，所述样品实验釜内部的温度数据和压力数据。

本发明实施例提供一种海洋天然气水合物的计量方法，用以模拟水合物颗粒在非稳定状态下的矿体结构变化，测量海洋天然气水合物在非稳定状态下的组分含量，掌握钻井液流变性和井筒流动参数的变化，为后期海洋天然气水合物钻采提供理论和实验基础，该方法包括：

获取海洋天然气水合物样品，并放入样品实验釜中；

控制柜将所述加热装置设置为开启状态，加热装置对样品实验釜中的海洋天然气水合物样品进行加热；