[发明专利]天然气水合物储层压裂裂缝有效性评价实验装置及方法

说明书

本发明提供一种天然气水合物储层压裂裂缝有效性评价实验装置及方法，包括基座、压力容器、加载系统、注入系统、降温系统和检测系统，压力容器设于基座上，压力容器包括腔体和端盖，腔体上端开口，端盖沿上下向活动设于开口处；加载系统与端盖连接；注入系统与腔体连通，向腔体内注入甲烷、去离子水和压裂液；降温系统与压力容器连接；检测系统包括多个传感器，分别设于压力容器和注入系统上。通过注入系统注入甲烷气体、去离子水和压裂液，加载系统为端盖提供压力来模拟上覆地层压力，降温系统为压力容器提供低温条件使得甲烷和去离子水在腔体内生成模拟水合物沉积物地层，检测系统检测实验参数，从而获得压裂裂缝的有效性演变规律和有效性评价。

技术领域

本发明涉及非常规油气储层改造的技术领域，尤其涉及一种天然气水合物储层压裂裂缝有效性评价实验装置及方法。

背景技术

天然气水合物，又称可燃冰，是高压低温条件下烷烃分子嵌入水分子笼形成的类冰状结晶固体，其广泛分布于近海陆坡、极地和冻土带地层中。迄今，在全球范围内共计探测到230余处水合物资源富集区，据估算总储量达到3～20 ×103万亿立方米，约是传统化石能源的两倍。

天然气水合物资源的高效开采和产业化开发，对改善我国能源消费结构、保障国家能源安全具有重要的意义。然而，实现水合物资源高效产业化开发，还面临着诸多难题亟待解决。天然气水合物开采原理是打破原位平衡条件促使水合物分解产出天然气。据此，研究开发了降压、热激、注抑制剂、CO2置换、固态流化以及联合法等开发方法，形成了丰富的水合物开采基础理论，并在全球范围内实施了多次水合物资源试采工程。

对水合物储层进行合理改造，提高储层生产安全和效率，有利于推动水合物产业化进程。提出了水力压裂、近井改造以及化学改造等方向，其中水力压裂已在页岩气等非常规储层改造中取得了显著的效果，也被认为是水合物储层改造极具潜力的方法。目前，已开展了一些水合物储层压裂研究，但大都聚焦于验证可压性和分析压裂机理。由于水合物储层具有未固结或弱固结的特性，在地应力作用下的沉积物流变，可能闭合压裂裂缝、包覆支撑剂，从而劣化压裂改造增渗效果。然而，相关的针对水合物储层压裂裂缝演变规律和有效性评价的研究较为缺乏，相应的实验装置和方法也有待研究开发。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种天然气水合物储层压裂裂缝有效性评价实验装置及方法，旨在解决水合物储层压裂裂缝演变规律和有效性的评价问题。

本发明的实施例提供一种天然气水合物储层压裂裂缝有效性评价实验装置，包括：

基座；

压力容器，设于所述基座上，所述压力容器包括腔体和端盖，所述腔体上端开口，所述腔体内设有沉积物，所述端盖沿上下向活动设于所述开口处，以密封所述腔体；

加载系统，设于所述压力容器的上方，所述加载系统与所述端盖连接，以驱动所述端盖沿上下向活动；

注入系统，与所述腔体连通，以向所述腔体内注入甲烷、去离子水和压裂液；

降温系统，与所述压力容器连接，以对所述压力容器降温；以及，

检测系统，包括多个传感器，分别设于所述压力容器和所述注入系统上，用于检测实验参数。

可选地，所述加载系统包括液压千斤顶、传压杆和加载架，所述加载架固定在所述基座上，所述液压千斤顶固定在所述加载架上并位于所述压力容器的上方，所述传压杆的一端与所述液压千斤顶连接，所述传压杆的另一端与所述端盖连接。

可选地，所述端盖上设有模拟井口装置，所述腔体底壁上设有与外部连通的注气口和注水口；

所述注入系统包括：