[发明专利]一种钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定的评价装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定的评价装置及实验方法，属于天然气水合物开发技术领域，包括气体注入系统、液体注入系统、抽真空系统、天然气水合物模拟储层系统、储层渗透率测量系统、钻井液循环系统、天然气水合物模拟储层温度压力监测系统、反应釜温度控制系统；能够模拟真实水平井钻井工况，实现对钻井液添加剂在天然气水合物储层影响范围实时测量，可得到储层中天然气水合物分解界面动态分布和水合物分解速率。

技术领域

本发明涉及一种钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定的评价装置及实验方法，属于天然气水合物开发技术领域。

背景技术

天然气水合物是由天然气与水在高压低温条件下形成的结晶物质，全球天然气水合物资源总量约是传统化石能源总量的两倍，90％以上分布在海域，我国海域的天然气水合物资源量约为800亿吨油当量，是重要的潜在高效清洁油气接替能源。近年俄罗斯、美国、日本、加拿大等多个发达国家开展了天然气水合物开采技术研究，我国南海神狐海域深水天然气水合物试采也取得重要突破，但均离商业化开采相距甚远。

天然气水合物对温度、压力极为敏感，钻井过程中，井筒工作液与天然气水合物发生热化反应，钻井液滤液化学特性、循环温度、排量等钻完井参数不合适会诱发储层天然气水合物发生分解，导致储层结构破坏、井壁失稳、成井困难等，水平井等复杂结构井钻探尤为严重。厘清钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定机理、量化表征钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定作用机制，是确保水合物储层钻探过程中井壁稳定性关键。目前，受温度、压力和化学剂影响，钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定作用机制相当复杂，鲜有试验数据，井壁稳定机理也没有一个系统的解释，因而成为天然气水合物钻井研究领域的一个难点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定的评价装置，用于快速的测量出不同钻井液添加剂对储层天然气水合物相态的影响程度，进而系统分析钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定作用机制，为天然气水合物钻井钻井液体系设计和理论研究提供实验基础。

本发明还提供上述用于评价一种钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定的实验方法。

本发明的技术方案如下：

一种钻井液添加剂对天然气水合物相态稳定的评价装置，包括气体注入系统、液体注入系统、抽真空系统、天然气水合物模拟储层系统、储层渗透率测量系统、钻井液循环系统、天然气水合物模拟储层温度压力监测系统、反应釜温度控制系统；

气体注入系统用于将气体注入天然气水合物模拟储层，为天然气水合物生成提供气源；液体注入系统用于将水注入天然气水合物模拟储层，为天然气水合物生成提供水源；抽真空系统用于为反应釜及管路抽真空，以保证天然气水合物模拟储层制备过程中的纯度；天然气水合物模拟储层系统用于模拟天然气水合物储层，为储层提供稳定的压力环境；储层渗透率测量系统用于为天然气水合物模拟储层测量渗透率；钻井液循环系统用于为钻井液提供高压下闭合的循环回路；天然气水合物模拟储层温度压力监测系统用于为钻进过程中储层内温度和压力变化进行准确监测并实时采集；反应釜温度控制系统用于为反应釜提供稳定的温度环境。

优选的，气体注入系统包括天然气气源，天然气气源与第五阀门、第一管线、气体增压泵、第六阀门、第二气体存储罐、第二气体流量计、第七阀门、第一阀门、天然气水合物储层流体注入第一管线组、天然气水合物储层流体注入第二管线组依次通过管线相连；

天然气气源用于提供天然气水合物生成实验所需的天然气，气体增压泵用于为天然气增压以满足实验压力要求，第二气体存储罐用于存储增压后的天然气体，第二气体流量计用于实时测量流入管路中的天然气流量；天然气水合物储层流体注入第一管线组和天然气水合物储层流体注入第二管线组为天然气水合物模拟储层制备前放入天然气水合物模拟反应釜中两组相同的管线；

进一步优选的，第二气体存储罐容积40L。