评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的实验装置及方法与流程

本发明涉及天然气开发领域，特别是一种评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的实验装置及方法。

背景技术：

天然气水合物是由水分子与碳氢气体分子组成的具有笼状结构的似冰雪状结晶化合物，具有能量密度高、分布广、储量大等特点，是一种很有潜力的新能源和替代能源，又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”。天然气水合物的客体分子主要是甲烷，当客体分子中甲烷量大于99％时水合物可称作甲烷水合物。

天然气水合物广泛分布于极地冻土区和海底浅层的沉积物中，储存的天然气含量远远超过已知的天然气储量。但是，天然气水合物也给天然气管道输送、油气钻探开发作业带来了一定的危害。在油气钻探开发过程中，由于上部地层中可能存在的浅层气入侵与钻遇水合物地层时钻屑或井壁地层中的水合物分解，使得钻井环空中可能存在的烃类气体在环空中温度与压力条件达到水合物形成条件时，往往更倾向于在环空中流体流动受限的区域形成水合物，而后随着这些水合物颗粒的生长与聚集，从而阻碍环空内流体的流动，甚至产生堵塞，这就对钻井过程产生不同程度的危害。

目前，国内针对液体环境下气体鼓泡上升过程中的水合物形成有所研究，不过还没有针对气泡在上升受阻过程中的水合物形成与聚集行为(模拟常规深水油气钻井过程中侵入井筒环空的天然气气泡或水合物钻采过程中因钻屑或地层水合物分解而进入井筒环空的气体气泡的上升受阻过程)的相关研究。因此，研制出能够对钻井环空中气泡在上升受阻过程中水合物形成与聚集行为加以评价的装置，尤其是评价模拟环空循环通道对该水合物形成与聚集行为的影响，对于油气与天然气水合物的勘探开发尤为重要。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的实验装置及方法，在不同温度、压力与流体过流通道条件下模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中形成水合物，进而评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力，并利用该实验装置对钻井液相关处理剂和水合物抑制剂加以优选，进而为天然气水合物、陆域冻土和深水油气勘探开发提供技术支持。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的实验装置，包括高压反应釜、高低温恒温箱，以及气体控制系统、回压卸荷系统和数据采集系统，其中：高压反应釜放置于高低温恒温箱中，高压反应釜两侧安装有第一透明窗口、第二透明窗口，第一透明窗口、第二透明窗口两侧垫有密封垫片，第一透明窗口、第二透明窗口及其两侧密封垫片连接通过釜体固定螺栓固定于高压反应釜外两侧，其中第二透明窗口为主要观察窗口，第一透明窗口为辅助观察与照明窗口；高压反应釜内腔设置有中间隔档与侧边隔档，中间隔档为一圆状薄金属块，高压反应釜内腔中部侧壁凹槽上套有一密封圈，该密封圈与高压反应釜内壁密封接触，中间隔档中心有一圆孔，侧边隔档为一薄片状隔档，侧边隔档通过隔档固定螺栓及该圆孔的配合固定于中间隔档上，侧边隔档位于第二透明窗口的一侧设有流体过流通道，用于供高压反应釜底部进入的气体通过，其中模拟环空循环通道由高压反应釜下部内腔、侧边隔档的流体过流通道与高压反应釜上部内腔组成；

高压反应釜顶部设置有一个上进气口和出气孔，高压反应釜底部设置有一个下进气口，上进气口、下进气口分别通过高压管路与气体控制系统相连，出气孔通过排气管路与回压卸荷系统相连，数据采集系统包括温度传感器、压力传感器、数据采集信号线以及计算机，温度传感器安装于高压反应釜下部，压力传感器安装于高压反应釜顶部排气口处，温度传感器、压力传感器通过数据采集信号线与计算机相连。

按上述方案，所述气体控制系统包括气源、缓冲罐、调压阀、第一压力表、第二压力表、第一针阀、第二针阀、第三针阀、第四针阀以及高压管路，其中气源通过高压管路依次经过第一压力表与第一针阀接入缓冲罐，缓冲罐再通过高压管路依次经过第二压力表、第二针阀、调压阀，分别通过第三针阀接入高压反应釜底部的下进气口，通过第四针阀接入高压反应釜顶部的上进气口。

按上述方案，所述回压卸荷系统包括与高压反应釜顶部的出气孔相连的排气管路、阀门以及回压阀，阀门以及回压阀设置在排气管路上。

按上述方案，所述高压反应釜主要包括反应釜体、反应釜上端盖、反应釜下端盖、第一透明窗口、第二透明窗口、透明窗口端盖、内腔的中间隔档以及侧边隔档，其中反应釜上下端盖均通过密封圈与螺纹分别实现和反应釜体顶部与底部的密封连接。

按上述方案，所述高压反应釜下部侧壁设有一小孔，温度传感器插入该小孔中。

按上述方案，所述高低温恒温箱两侧的第一透明窗口、第二透明窗口安装在两侧的可开式侧门上。

本发明还提供了一种通过上述实验装置评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的方法，包括如下步骤：

(1)将钻井液和所需气体送入高压反应釜中，调节高压反应釜内压力和温度至设定值以模拟地层条件，并维持一段时间；

(2)通过调节调压阀控制由高压反应釜底部进入釜内气体的鼓泡速度，实验过程中气泡上升受阻的模拟，通过高压反应釜内腔中间隔档与更换具有不同流体过流通道面积与形状的高压反应釜内腔侧边隔档实现；

(3)实时采集高压反应釜内部温度和压力数据，并且考虑高压反应釜内腔侧边隔档不同流体过流通道面积与形状的情况，通过温度、压力以及高压反应釜一侧第二透明窗口处气泡聚集及后续水合物形成随时间的变化情况来模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中形成水合物，进而评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力。

按上述方案，所述步骤(3)中模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中形成水合物，进而评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力，该过程的具体步骤如下：

a.实验装置的安装和气密性检测：关闭回压卸荷系统上的阀门，打开气源向高压反应釜内通入所需气体增压至10MPa后，保压观察10小时，检查所有针阀、阀门、气体管路和高压反应釜的气密性，检查实验装置有无泄露；

b.管路与高压反应釜的吹扫：检查实验装置无泄露后，在高压反应釜内装入0.5L钻井液；打开回压卸荷系统的阀门与气体控制系统的第一针阀、第二针阀、第三针阀以及第四针阀，随后打开气源利用甲烷气体吹扫管路与高压反应釜，确保高压反应釜及连接管路内没有其它气体；

c.实验开始前的准备：启动高低温恒温箱并设定降温温度，开始降温；待温度降至模拟地层条件的设定温度并保持平衡后，打开计算机，通过压力传感器温度传感器监测记录高压反应釜内的温度和压力；关闭第三针阀，打开气源以及第一针阀、第二针阀、第四针阀，由上进气口向高压反应釜内通入气体，使高压反应釜内压力达到一定值，然后关闭气源及第一针阀、第二针阀、第四针阀；

d.完成上述工作后，打开气源使供气压力达到一定值后打开第一针阀，气体进入缓冲罐进行降温；关闭第三针阀，打开第二针阀、第四针阀以及回压卸荷系统中的阀门并调节回压阀配合气源控制高压反应釜内部压力；调节调压阀，关闭第四针阀，打开第三针阀，此时缓冲罐中的气体依次经过第二针阀、调压阀以及第三针阀，由高压反应釜底部的下进气口进入高压反应釜内钻井液中，气体鼓泡速度通过调压阀加以控制；

e.通过高压反应釜一侧的第二透明窗口，首先观察气泡通过高压反应釜内腔侧边隔档过流通道的情况；其次随着时间推移，观察高压反应釜内腔侧边隔档上方钻井液与气体界面处水合物形成情况；最后进行气泡聚集及后续抑制水合物形成的观测：观察气泡在中间隔档以及侧边隔档下方聚集以及后续此处水合物的形成情况，针对不同温度、压力以及侧边隔档过流面积条件，模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中形成水合物，进而评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明可在不同温度、压力与不同流体过流通道面积与形状条件下，模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中形成水合物，进而评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力，通过透明窗口直观观测钻井液中相应的水合物形成过程，从而实现较大体积条件下模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及各种钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力的评价，并对各种钻井液相关处理剂与水合物抑制剂加以优选；

2、通过调压阀可实现实验装置中气体鼓泡速度的调节控制，通过更换具有不同流体过流通道面积与形状的高压反应釜内腔侧边隔档可实现气泡上升受阻的模拟，该实验装置主要特点之一是能较好地模拟井下环空中气泡上升受阻条件下的水合物形成过程；之二是压力和温度控制方便；之三是系统结构简单可靠，操作方便，实验可重复性强；

3、研究适用于天然气水合物地层钻井、冻土钻井与海洋钻井的钻井液体系设计，对于我国水合物和常规油气资源勘探开发都具有重要的经济和社会效益；

4、研究还可用于相关科研院所的水合物科学实验与研究，以及为石油钻井和地质勘探相关企业与科研院所提供钻井液测试的装置和技术服务.

附图说明

图1为本发明评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的实验装置的示意图；

图1中，1.第一压力表；2.第一针阀；3.高低温恒温箱；4.第二针阀；5.调压阀(进气速度调控阀)；6.第三针阀；7.第四针阀；8.高压反应釜；9.上进气口；10.出气孔；11.阀门；12.压力传感器；13.回压阀；14.气源；15.缓冲罐；16.第二压力表；17.釜体固定螺栓；18.第一透明窗口；19.下进气口；20.反应釜内腔中间隔档；21.隔档固定螺栓；22.反应釜内腔侧边隔档；23.第二透明窗口；24.温度传感器；25.计算机；

图2为三个不同反应釜内腔侧边隔档示意图；

图3为反应釜内腔三组不同侧边隔档条件下反应釜内的压力变化曲线图；

图4为气体气泡通过反应釜内腔侧边隔档过流通道的情况；

图5为反应釜内腔三组不同侧边隔档条件下釜内初始水合物形成位置及形态对比图；

图6为反应釜内腔三组不同侧边隔档条件下釜内第二处水合物形成位置及形态对比图；

图7为反应釜内腔侧边隔档A条件下气泡聚集及后续水合物形成随时间的变化情况；

图8为反应釜内腔侧边隔档B条件下气泡聚集及后续水合物形成随时间的变化情况；

图9为反应釜内腔侧边隔档C条件下气泡聚集及后续水合物形成随时间的变化情况。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进一步的描述，所举实例只用于解释说明本发明，并非限定本发明的应用范围。

如图1所示，本发明实施例所述的评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的实验装置，包括提供钻井液与天然气进行反应形成水合物的高压反应釜8，提供反应所需温度环境的高低温恒温箱3，以及气体控制系统、回压卸荷系统和数据采集系统，其中：高压反应釜8放置于高低温恒温箱3中，高压反应釜8两侧安装有第一透明窗口18、第二透明窗口23，第一透明窗口18、第二透明窗口23两侧垫有密封垫片，第一透明窗口18、第二透明窗口23及其两侧密封垫片连接通过8个釜体固定螺栓17固定于高压反应釜8外两侧，其中第二透明窗口23为主要观察窗口，第一透明窗口18为辅助观察与照明窗口；高压反应釜8内腔设置有中间隔档20与侧边隔档22，中间隔档20为一圆状薄金属块，高压反应釜8内腔中部侧壁凹槽上套有一密封圈，该密封圈与高压反应釜8内壁密封接触，中间隔档20中心有一圆孔，侧边隔档22为一薄片状隔档，侧边隔档22通过隔档固定螺栓22及该圆孔的配合固定于中间隔档20上，侧边隔档22位于第二透明窗口23的一侧设有一定面积的流体过流通道，用于供高压反应釜8底部进入的气体通过，其中模拟环空循环通道由高压反应釜下部内腔、侧边隔档的流体过流通道与高压反应釜上部内腔组成；

高压反应釜8顶部设置有一个上进气口9和出气孔10，高压反应釜8底部设置有一个下进气口19，上进气口9、下进气口19分别通过高压管路与气体控制系统相连，出气孔10通过排气管路与回压卸荷系统相连，数据采集系统包括温度传感器24、压力传感器12、数据采集信号线以及计算机25，温度传感器24安装于高压反应釜8下部，压力传感器12安装于高压反应釜8顶部排气口10处，温度传感器24、压力传感器12通过数据采集信号线与计算机25相连。

气体控制系统包括气源14、缓冲罐15、调压阀(进气速度调控阀)5、第一压力表1、第二压力表16、第一针阀2、第二针阀4、第三针阀6、第四针阀7以及高压管路，其中气源14通过高压管路依次经过第一压力表1与第一针阀2接入缓冲罐15，缓冲罐15再通过高压管路依次经过第二压力表16、第二针阀4、调压阀(进气速度调控阀)5，分别通过第三针阀6接入高压反应釜8底部的下进气口19，通过第四针阀7接入高压反应釜8顶部的上进气口9。气源14中的气体依次经过第一压力表1与第一针阀2进入缓冲罐15中，而后气体再依次经过第二压力表16、第二针阀4、进气速度调控阀(调压阀)5)，再分别经过第三针阀6以及高压反应釜8底部的下进气口19进入高压反应釜8内，以及经过第四针阀7以及反应釜8顶部的上进气口9进入反应釜8内。

回压卸荷系统包括与高压反应釜8顶部的出气孔10相连的排气管路、阀门11以及回压阀13，阀门11以及回压阀13设置在排气管路上。实验进行过程中与回压卸荷时，高压反应釜8内气体依次经过高压反应釜8顶部的出气孔10、排气管路、阀门11以及回压阀13排出实验装置。

高压反应釜8主要包括反应釜体、反应釜上端盖、反应釜下端盖、第一透明窗口18、第二透明窗口23、透明窗口端盖、内腔的中间隔档20以及侧边隔档22，其中反应釜上下端盖均通过密封圈与螺纹分别实现和反应釜体顶部与底部的密封连接。

高压反应釜8下部侧壁设有一小孔，温度传感器24插入该小孔中。

高低温恒温箱3两侧的第一透明窗口18、第二透明窗口23安装在两侧的可开式侧门上。高压反应釜8内装有钻井液，在模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中，通过一侧透明窗口23观察在侧边隔档22、中间隔档20与气液界面处的气泡聚集情况及后续水合物形成情况。

通过上述实验装置评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的方法，包括如下步骤：

(1)将钻井液和所需气体送入高压反应釜8中，调节高压反应釜8内压力和温度至设定值以模拟地层条件，并维持一段时间；

(2)测试时，通过调节调压阀(进气速度调控阀)5控制由高压反应釜8底部进入釜内气体的鼓泡速度，实验过程中气泡上升受阻的模拟，通过高压反应釜8内腔中间隔档20与更换具有不同流体过流通道面积与形状的高压反应釜8内腔侧边隔档22实现；

(3)实时采集高压反应釜8内部温度和压力数据，并且考虑高压反应釜8内腔侧边隔档22不同流体过流通道面积与形状的情况，通过温度、压力以及高压反应釜8一侧第二透明窗口23处气泡聚集及后续水合物形成随时间的变化情况来模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中形成水合物，进而评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力。

步骤(3)中模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中形成水合物，进而评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力，该过程的具体步骤如下：

a.实验装置的安装和气密性检测：首先按图1的方式将各系统安装完成，其次关闭回压卸荷系统上的阀门11，打开气源14向高压反应釜8内通入甲烷气体增压至10MPa后，保压观察10小时，检查所有针阀、阀门、气体管路和高压反应釜8的气密性，检查实验装置有无泄露；

b.管路(包括高压管路和排气管路)与高压反应釜8的吹扫：检查实验装置无泄露后，在高压反应釜8内装入0.5L钻井液；打开回压卸荷系统的阀门11与气体控制系统的第一针阀2、第二针阀4、第三针阀6以及第四针阀7，随后打开气源14利用甲烷气体吹扫管路与高压反应釜8，确保高压反应釜8及连接管路内没有其它气体；

c.实验开始前的准备：启动高低温恒温箱3并设定降温温度，开始降温；待温度降至模拟地层条件的设定温度并保持平衡后，打开计算机25，通过压力传感器12和温度传感器24监测记录高压反应釜8内的温度和压力；关闭第三针阀6，打开气源14以及第一针阀2、第二针阀4、第四针阀7，由上进气口9向高压反应釜8内通入气体(气体仅从上进气口9进入高压反应釜8内，实现鼓泡实验初期釜内增压的目的)，使高压反应釜8内压力达到一定值，然后关闭气源14及第一针阀2、第二针阀4、第四针阀7；

d.完成上述工作后，打开气源14使供气压力达到一定值后打开第一针阀2，气体进入缓冲罐15进行降温；关闭第三针阀6，打开第二针阀4、第四针阀7以及回压卸荷系统中的阀门11并调节回压阀13配合气源14控制高压反应釜8内部压力；调节调压阀(进气速度调控阀)5，关闭第四针阀7，打开第三针阀6，此时缓冲罐15中的气体依次经过第二针阀4、调压阀(进气速度调控阀)5以及第三针阀6，由高压反应釜8底部的下进气口19进入高压反应釜8内钻井液中(气体仅从下进气口19进入高压反应釜8内，实现气体从高压反应釜8底部进入釜内并鼓泡的实验目的)，气体鼓泡速度通过调压阀(进气速度调控阀)5加以控制；

e.通过高压反应釜8一侧的第二透明窗口23，首先观察气泡通过高压反应釜8内腔侧边隔档22过流通道的情况；其次随着时间推移，观察高压反应釜8内腔侧边隔档22上方钻井液与气体界面处水合物形成情况；最后进行气泡聚集及后续抑制水合物形成的观测：观察气泡在中间隔档20以及侧边隔档22下方聚集以及后续此处水合物的形成情况，从而针对不同温度、压力以及侧边隔档过流面积条件，模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中形成水合物，进而评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力。

参照图2，分别在反应釜内腔中部位置采用了三种具有不同过流通道面积与形状的侧边隔档22(侧边隔档22厚度均一样)，进行三组实验，实验A中采用了具有最大的过流通道面积(约1.20cm²)与最简单的过流通道形式(一个矩形)的侧边隔档22，实验B中采用了具有中等的过流通道面积(约0.55cm²)与较简单的过流通道形式(若干个相同面积且均匀分布的圆形，单个圆形面积约为0.026cm²)的侧边隔档22，实验C中采用了具有最小的过流通道面积(约0.35cm²)与最复杂的过流通道形式(若干个相同面积且均匀分布的正方形，单个正方形面积约为0.0045cm²)的侧边隔档22。

参照图3所示，对于高压反应釜8内压力随时间变化情况，三组实验A、B、C中不同的反应釜内腔隔档(由相同的中间隔档20与不同的侧边隔档22组成)对实验产生了一定的不同影响，其中的贡献主要来自于具有不同流体过流通道面积与形状的侧边隔档22。而对于系统中中间隔档20与侧边隔档22下方气泡的聚集与气泡通过侧边隔档22并脱离上升，可以明显看出这三种不同侧边隔档22会对气泡的上述行为产生不同的影响，如图4所示，实验A中的最大过流通道面积与最简单过流通道形状对气泡的上述行为影响最小，而实验C中的最小过流通道面积与最复杂过流通道形状对气泡的上述行为影响最大。

对于实验装置中的水合物形成，同样由于三组实验中釜内侧边隔档22上的过流通道面积与形状的差异，导致反应釜内气液交界面处初始水合物形成的特征存在差异，如图5所示，从透明窗口23处可以观察到实验C中气液交界面下方存在有较多且直径较大的气泡(相对于实验A与实验B)，它们随时间推移逐渐转化为水合物。此外，随着时间推移，对于釜内中间隔档20附近第二次出现的水合物形成，如图6所示，在实验A中，其第二次水合物主要形成于釜内中间隔档20下方的聚集气泡中，在侧边隔档22的气泡过流通道处基本没有形成；对于实验B与实验C，除了与实验A相类似的在釜内中间隔档20下方的聚集气泡中形成第二次水合物外，在实验B中于侧边隔档22下方还聚集有一定数量的气泡，而在实验C中不仅于侧边隔档22处形成一定量的水合物，而且还在侧边隔档22下方的透明窗口23内壁处也形成有少量的水合物。

对于高压反应釜8内水合物的形成与聚集情况，这三组实验中的情况由于釜内侧边隔档22上的过流通道面积与形状的差异而存在差异：

1)如图7所示，在实验A中，反应釜内腔中部侧边隔档22处具有最大的过流通道面积与最简单的过流通道形状，该侧边隔档22气体通道处由于没有水合物形成直至实验结束仍未被封堵，进入高压反应釜8内的气泡一部分在釜内中间隔档20下方聚集，一部分通过釜内侧边隔档22的气体过流通道继续上升。当气液界面处于3min左右形成水合物之后，这些通过侧边隔档22继续上升的气泡就在此气液界面水合物层下方开始聚集并逐步在这些气泡与水的球形界面处形成水合物膜。在3min到20.5min这一实验时间段中每隔2.5min所截取的视频图像情况如图7所示。在实验过程初期，由于该过流条件下通过侧边隔档22的气泡体积与速度均较大，在气液界面水合物层下方聚集过程中发生碰撞，其中的气体将逸出并产生合并，进而在新形成的气泡与水的球形界面处又形成水合物膜。实验进行到20min左右时，高压反应釜8下进气口19已经完全被这些有水合物膜包裹的气泡覆盖，当实验进行至28min左右时，高压反应釜8内再没有无水合物膜包裹的气泡出现，推测此时下进气口19已被完全堵塞。

2)实验B相对于实验A，反应釜内腔中部侧边隔档22处过流通道面积相对较小且过流通道形状相对较为复杂，使得气泡在反应釜内腔中部侧边隔档22下方聚集并发生气泡的合并(存在数个较大气泡)，该侧边隔档22对于气泡的通过起到较为明显的阻碍作用(参见图4与图8)。在10.5min到17.5min这一实验时间段中每隔1min所截取的视频图像情况如图8所示，反应釜内腔中部侧边隔档22气体通道在实验进行到17.5min左右时被此处形成的水合物完全封堵，在该实验时间段后期(14.5min开始)，侧边隔档22下方附近的第二透明窗口23内壁处也形成有少量的水合物。同时，在上述实验时间段中，气液界面往下依次存在有初期薄层状水合物膜(由后期气泡与水合物膜聚集冲击与挤压作用所残留下来)，与后期刚在气泡与水界面处形成的似球状水合物膜。在这些挤压形成的薄层状水合物膜与似球状水合物膜之间可能存在一定的孔隙通道，不过其随着实验时间的推移而逐渐变小甚至被封闭。

3)在实验C中，反应釜内腔中部侧边隔档22处过流通道面积相对最小且过流通道形状相对最复杂，相对实验B与实验A而言，该侧边隔档22对其下方气泡的聚集与合并的影响更为明显(存在一个相当大的气泡)，该侧边隔档22对于气泡的通过起到更为明显的阻碍作用(图9)。在7.5min到16.5min这一实验时间段中每隔1min所截取的视频图像情况如图9所示，反应釜内腔中部侧边隔档22气体通道在实验进行到16.5min左右时被此处形成的水合物完全封堵，在该实验时间段后期(11.5min开始)，相对于实验B，侧边隔档22下方附近的第二透明窗口23内壁处也形成有较多的水合物。与实验A和实验B不同的是，在气液界面以下由聚集气泡形成的水合物膜形态保持较好且直径也较均匀，受冲击与挤压作用较前两个实验要小不少，这与该侧边隔档22对气泡通过所产生的较大阻碍作用(最小的过流通道面积与最复杂的过流通道形式)密切相关。在7.5min到11.5min时间段中，后续气泡聚集对气液界面下方已存在的似球状水合物膜具有一定的冲击与挤压作用，使这些似球状水合物膜堆积体产生一定的挤密效果。

因此，通过这三种不同的反应釜内腔中部侧边隔档22可以实现在不同过流通道情况下气泡在中间隔档20与侧边隔档22下方聚集、通过侧边隔档22并在气液界面处聚集的过程，同时还可以观察后续实验过程中在中间隔档20下方、侧边隔档22气体通道处与气液界面处的水合物形成过程及特点。进而，可以在不同过流通道情况下模拟钻屑或地层中水合物的分解气体或浅层气进入井筒环空中形成水合物，进而评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力。

实验结束时，关闭气源14、高压反应釜8的下进气口19与调压阀5之间的第三针阀6、上进气口9与调压阀5之间的第四针阀7以及缓冲罐15与调压阀5之间的第二针阀4，随后缓慢打开与高压反应釜8顶部的出气孔10相连的回压卸荷系统中排气管路上的阀门11与回压阀13对实验装置进行卸压，直至实验装置压力降至大气压。

重复上述操作，可观测不同过流通道情况下进入釜内钻井液中气泡在中间隔档20与侧边隔档22下方聚集、通过侧边隔档22并在气液界面处聚集的过程，以及后续实验过程中在中间隔档20下方、侧边隔档22气体通道处与气液界面处的水合物形成过程，进而结合上述过程的相应特点评价模拟环空循环通道对水合物形成与聚集行为的影响以及钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之类，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。