[发明专利]一种水合物开采井筒与沉积层相互作用模型及其使用方法

权利要求书

1.一种水合物开采井筒与沉积层相互作用模型，其特征在于，包括环境模拟系统、压力控制系统、变形数据测量系统、水合物合成-开采模拟系统以及温度控制系统；

所述环境模拟系统包括装置外壳(6)，所述装置外壳(6)的内腔设有土层，所述土层包括从下到上依次填充的下伏层(5)、沉积层(7)以及上覆层(21)；

所述压力控制系统连接环境模拟系统，用于向上覆层(21)上方输水以形成海水层(12)进而向土层施加水压，用于向下伏层(5)内输水并控制土层内孔隙水压，用于向沉积层(7)施加地应力；

所述水合物合成-开采模拟系统包括安装于装置外壳(6)上端的井口(15)和井筒，所述井筒伸入沉积层(7)一段距离后向水平方向折弯；

所述井筒内贯穿有输送管路，所述输送管路一端伸入沉积层(7)，所述输送管路的另一端连接外部泵组系统，所述泵组系统用于合成或分解水合物；

所述变形数据测量系统设在装置外壳(6)内，用于采集井壁内缘、井壁外缘以及沉积层(7)外缘的温度、应变、应力信号并将其转换为电信号传递至数据采集仪(19)，所述数据采集仪(19)与计算机(20)电性相连；

所述温度控制系统设在装置外壳(6)外围用于控制内部土层温度。

2.如权利要求1所述的一种水合物开采井筒与沉积层相互作用模型，其特征在于，所述下伏层(5)、沉积层(7)及上覆层(21)与装置外壳(6)之间的接触面设有降摩阻层(22)，所述降摩阻层(22)用于在压力控制系统施加轴压时降低土层与装置外壳(6)之间的摩擦力。

3.如权利要求1所述的一种水合物开采井筒与沉积层相互作用模型，其特征在于，所述降摩阻层(22)采用二硫化钼油+聚四氟乙烯膜形成的润滑层。

4.如权利要求1所述的一种水合物开采井筒与沉积层相互作用模型，其特征在于，所述装置外壳(6)上端设有用于连通海水层(12)和水压泵(2)的上通孔，所述装置外壳(6)下端设有连通下伏层(5)与水压背压泵(3)的下通孔，所述上通孔、下通孔内均设置有透水石(4)。

5.如权利要求1所述的一种水合物开采井筒与沉积层相互作用模型，其特征在于，所述压力控制系统包括水压泵(2)、水压背压泵(3)以及设在装置外壳(6)上端的压力机(14)；所述水压泵(2)通过水管连通装置外壳(6)内腔上端，用于向上覆层(21)上方输水，所述水压背压泵(3)通过水管连通下伏层(5)，所述压力机(14)输出端连接透水板(13)，用于向沉积层(7)施加地应力。

6.如权利要求1所述的一种水合物开采井筒与沉积层相互作用模型，其特征在于，所述井筒包括与井口(15)下端连接的导管(17)，所述导管(17)下端伸入上覆层(21)并连接套管(24)，所述套管(24)伸入沉积层(7)一段距离后向水平方向折弯并连接裸管(25)。

7.如权利要求1所述的一种水合物开采井筒与沉积层相互作用模型，其特征在于，所述温度控制系统包括若干圈环绕在装置外壳(6)外侧的螺旋形水囊(23)，所述水囊(23)与水浴(1)相连，所述水浴(1)向水囊(23)内输送冷却循环液。

8.如权利要求1所述的一种水合物开采井筒与沉积层相互作用模型，其特征在于，所述变形数据测量系统包括分别与数据采集仪(19)电性连接的若干温度应变分布式光纤、应变计(16)以及微型压力盒(18)；

所述温度应变分布式光纤、应变计(16)以及微型压力盒(18)设置在井壁内缘、井壁外缘以及沉积层(7)外缘，用于采集温度、应变、应力信号并转换为电信号传递至数据采集仪(19)；所述数据采集仪(19)与计算机(20)电性相连。