[发明专利]一种水合物物性测试一维试验装置

说明书

本发明公开一种水合物物性测试一维试验装置，包括低温恒温箱和设置在低温恒温箱内的本体，本体包括：轴向加载模块、试样生成模块、模拟开采降压模块、出砂可视模块和底座；试样生成模块内设置有水饱和骨架材料，试样生成模块上设置有若干传感器接口；轴向加载模块用于对水饱和骨架材料施加轴向压力；水饱和骨架材料可从模拟开采降压模块排出；出砂可视模块用于观测水饱和骨架材料的流出量；轴向加载模块和模拟开采降压模块分别设置在试样生成模块两端；轴向加载模块、试样生成模块和模拟开采降压模块设置在出砂可视模块内，轴向加载模块、试样生成模块、模拟开采降压模块和出砂可视模块的轴线位于同一直线上；出砂可视模块设置在底座的顶面。

技术领域

本发明涉及天然气水合物物性研究技术领域，特别是涉及一种水合物物性测试一维试验装置。

背景技术

天然气水合物是一种由天然气和水在低温和高压条件下形成的似冰状笼型结晶化合物，广泛分布于高纬度极地冻土地层和海洋湖泊等深水地层中，具有储量大和能量密度高等特点，被认为是一种潜在能源。其中，甲烷的能源密度(在标准状况下每单位岩石体积中的甲烷体积)很大，是煤和黑色页岩的10倍，天然气的2.5倍。

天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。天然气水合物的形成条件：低温，温度一般低于10℃；高压，压力一般高于10MPa；充足的天然气(烃类，以甲烷为主)气体来源；有利的水合物赋存空间。

水合物储层岩石骨架通常属于未固结、弱固结或裂隙发育地层，水合物开采将引起地层胶结强度、孔隙度、有效应力、渗透系数的改变，同时，由于水合物在海底地层中分层分布，开采过程中水合物层和盖层之间存在渗透率的不同，水合物分解改变原有的渗流平衡，极易出现层间出水出砂现象，引起井壁稳定性变差造成井塌，严重影响水合物资源的有效开发利用。因此，地层出砂与防砂是水合物分解过程中面临的关键问题之一。

中国南海海域的水合物以分散方式或弱胶结方式充填在泥质沉积物孔隙中，在水合物分解过程中可能面临严重的出砂问题，造成开采井的堵塞，严重制约深海天然气水合物的开采效率，增加其开采成本，影响其商业化进程。如何解决水合物开采过程中井筒出砂及其治理，需要充分考虑深海天然气水合物赋存的特殊条件，揭示水合储层开采过程出砂机理，分析影响水合物地层出砂的深层原因，探讨了目前常规油气井出砂预测技术及防砂技术对水合物井治理的启示，为后续研究和工程应用提供参考。研究水合物开采过程中的出砂与防砂问题，对于我国经济高效开发深海水合物资源有现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种水合物物性测试一维试验装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种水合物物性测试一维试验装置，包括低温恒温箱和设置在所述低温恒温箱内的本体，所述本体包括：试样本体、出砂可视模块和底座；

所述试样本体包括轴向加载模块、试样生成模块和模拟开采降压模块；

所述试样生成模块内设置有水饱和骨架材料，所述试样生成模块上设置有若干传感器接口；所述轴向加载模块用于对所述水饱和骨架材料施加轴向压力；所述水饱和骨架材料可从所述模拟开采降压模块排出；所述出砂可视模块用于观测所述水饱和骨架材料的流出量；所述轴向加载模块和所述模拟开采降压模块分别设置在所述试样生成模块两端；所述轴向加载模块、试样生成模块和模拟开采降压模块设置在所述出砂可视模块内，所述轴向加载模块、试样生成模块、模拟开采降压模块和出砂可视模块的轴线位于同一直线上；所述出砂可视模块设置在所述底座的顶面。

优选的，所述试样生成模块包括筒体和压帽；

所述压帽与所述筒体的一端外壁可拆卸连接，所述压帽与所述模拟开采降压模块连接，所述筒体的另一端与所述轴向加载模块连接；若干所述传感器接口等间距开设在所述筒体外壁上。