[发明专利]流体侵入对水合物产气影响的模拟装置和方法

说明书

本发明提供了一种流体侵入对水合物产气影响的模拟装置和方法。流体侵入对水合物产气影响的模拟装置包括高压反应釜、恒温水浴、气体注入系统、液体注入系统和水合物开采模拟系统；高压反应釜设置在恒温水浴内，起内有设置有用于监测温度、压力以及电导率的探头；高压反应釜的底部有第一注入口，上部有第二注入口及开采出口；气体注入装置与第一注入口相连；液体注入系统与高压反应釜相连；水合物开采模拟系统与开采出口相连。与现有技术相比，本发明提供的模拟装置，通过真实的模拟天然气水合物储层环境，对水合物的成藏、流体侵入、水合物开采产气过程进行连续的、整体的模拟，定量的分析流体条件与侵入程度以及气开采产气的影响进行综合评估。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开发技术领域，尤其涉及一种流体侵入对水合物产气影响的模拟装置和方法。

背景技术

目前，已有许多研究人员针对水合物开采过程中流体(例如钻井液、压井液等)侵入水合物地层开展了一系列发研究主要包括钻井液侵入引起的天然气水合物地层温度压力变化、水合物分解、传热传质过程、盐度变化等方面。但是由于相关的模拟实验装置的限制，很多研究主要以数值模拟为主。同时，实验研究也存在无法定量评价流体侵入和造成损害程度的问题。例如，中国地质大学刘力(钻井液侵入含天然气水合物地层特性研究，博士学位论文，中国地质大学)设计研制的水合物综合渗流模拟实验装置可以用于开展钻井液入侵水合物沉积物问题的研究，作者利用模拟一维地层中的电阻率变化情况判断水合物分解前缘位置，利用温度变化判断钻井液侵入深度。还有中国地质大学郑明明等(钻井液侵入时水合物近井壁地层物性响应特征)进行了水合物形成、加热分解及钻井液驱替侵入实验，定量化分析了温度、压力、电阻率的变化情况及水合物的分解深度，但是缺乏对钻井液侵入对水合物开采过程影响分析的研究。

申请号为CN201110242531.8的专利公布了研究天然气水合物地层对钻井液侵入响应特性的实验装置及实验方法。装置包括钻井液循环机构、高低温恒温实验箱、气测渗透率机构、水/气注入机构、环压跟踪机构、回压机构、检测机构、出口计量机构、岩芯转移机构、取样机构和工控机；实验方法在装置上完成，有水合物沉积物气体渗透率实验的方法，钻井液对水合物沉积物的侵入及侵入过程中水合物沉积物动态响应特性监测的实验方法；水合物沉积物岩芯保真转移方法。该发明提供了前期室内天然气水合物地层对钻井液侵入响应特性研究，可掌握钻井液侵入对水合物地层物性的影响规律，可实现模拟含水合物沉积物样品的保真转移，为今后水合物地层开发钻井安全和测井准确解释提供依据。但是缺乏对钻井液侵入对水合物开采过程影响分析的研究。

如申请号为201710095540.6的发明专利公布的监测深水钻井液侵入过程水合物储层物性变化的装置，包括：井筒-水合物储层耦合传热传质单元以及钻井液循环单元；井筒-水合物储层耦合传热传质单元通过填砂压实的方法模拟储层结构，为多孔介质中水合物的生成、分解与再生成提供反应场所，并利用包括温压传感、电阻抗传感、超声波监测、TDR监测以及核磁共振追踪同位素在内的多种监测手段，实时记录储层内不同位置的物性参数变化；钻井液循环单元用于模拟不同钻进参数的钻井液循环；该装置可以模拟不同水深条件下的水合物储层，在钻井液侵入过程中，监测井筒-储层传热传质时储层内部温度、压力、电阻抗的变化和分解流体、原始固相水合物等物质的迁移规律。该装置采用了多种监测手段,实时检测钻井液入侵储层过程中，储存内部不同位置的各项物性参数变化，只是分析储层内部物性的变化规律，没有定量分析钻井液入侵的情况和特征。