一种天然气水合物储层改造增产实验装置

本发明涉及天然气水合物开采，特指一种天然气水合物储层改造增产实验装置。

背景技术：

1、天然气水合物俗称可燃冰，是一种由轻烃、co2等小分子气体与水在低温高压环境下形成的笼型冰状晶体，广泛分布于冻土地层和大多数未固结成岩的海底地层孔隙。

2、研究表明导致产能低下的因素主要体现在以下三个方面：

3、第一，泥质粉砂水合物储层具有极低的渗透率，导致储层的传热传质效率极差，水合物原位分解产出的气体难以释放和运送；

4、第二，在降压开采过程中，水合物分解所伴随的吸热效应，往往会导致二次水合物的冰的形成，进一步堵塞了气体渗流通道；

5、第三，伴随着水合物的分解，储层强度的不断降低大幅增加了海底滑坡、海底塌陷和甲烷泄露等海底灾害的诱发风险。

6、大量科学研究和工程实践表明，储层改造是提升非常规低渗透储层生产性能的重要途径。

7、相对于生产井型设计、分解刺激强化、开发策略优化等对原生水合物储层的被动优化适应，储层改造则是对水合物储层进行主动人为改造，以改善原生储层孔渗(孔隙度、渗透率)和力学特性，为后续压力传递和气水渗流开采过程提供良好条件，从而实现提产增效。

8、而现有技术中，并未有一种能够实现水合物生成开采并在该过程中能够实现对储层进行不同改造形式的装置。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种天然气水合物储层改造增产实验装置。

2、为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种天然气水合物储层改造增产实验装置，包括有模拟反应釜，和分别与所述模拟反应釜相连接的高压填砂系统、造缝加载系统、覆压加载系统、气体增压系统、压裂系统和数据采集系统；

4、在模拟测试的过程中，所述模拟反应釜中设置有储层介质，通过所述造缝加载系统在所述模拟反应釜中模拟产生各种缝宽和/或缝形的缝，通过所述高压填砂系统压实所述储层介质，通过所述覆压加载系统对所述储层介质模拟海底覆压，通过所述气体增压系统对气体进行增压后进入所述模拟反应釜中，通过所述压裂系统把压裂液或支撑剂注入所述模拟反应釜中，并通过所述数据采集系统采集获得实验数据。

5、作为本发明天然气水合物储层改造增产实验装置的技术方案的一种改进，所述模拟反应釜内设置有至少一个水平开采井和至少一个垂直开采井；

6、所述数据采集系统可设置在所述水平开采井和所述垂直开采井中，以采集所述水平开采井和所述垂直开采井中的压力值和/或温度值。

7、作为本发明天然气水合物储层改造增产实验装置的技术方案的一种改进，所述模拟反应釜配设有端盖、沉积物装卸工具和升降机构；

8、所述端盖密封所述模拟反应釜，通过所述沉积物装卸实现沉积物与所述模拟反应釜之间的装进和卸出，所述升降机构用于调整所述模拟反应釜的高度。

9、作为本发明天然气水合物储层改造增产实验装置的技术方案的一种改进，所述模拟反应釜的外部设置有保温夹套，且所述模拟反应釜置于低温水浴中。

10、作为本发明天然气水合物储层改造增产实验装置的技术方案的一种改进，所述气体增压系统包括有依次连接的空压机、增压泵、储气罐和调压阀，所述调压阀与所述模拟反应釜相连通。

11、作为本发明天然气水合物储层改造增产实验装置的技术方案的一种改进，所述压裂系统包括有依次连接的压裂泵，分别与所述压裂泵相连接的中间容器和搅拌容器，所述压力泵经过所述中间容器或所述搅拌容器与所述模拟反应釜相连通。

12、作为本发明天然气水合物储层改造增产实验装置的技术方案的一种改进，所述天然气水合物储层改造增产实验装置还包括有控制系统，所述控制系统包括有pid系统，所述pid系统用于对开采压力的控制。

13、作为本发明天然气水合物储层改造增产实验装置的技术方案的一种改进，所述数据采集系统包括有电阻测量系统、温度压力测试系统、气液流量测量及产砂量测量，数据采集系统、计算机处理系统及大型集中显示屏。

14、作为本发明天然气水合物储层改造增产实验装置的技术方案的一种改进，所述造缝加载系统包括有造缝液压缸、位移引出杆和造缝刀片，通过液压装置控制刀片向下位移对储层进行造缝，通过更换不同的刀具和改变刀具位移可以模拟各种缝形不同缝宽。

15、本发明的有益效果：

16、本发明提供了可根据驱理机理和相似原理，模拟储层压力、温度条件，并借助于现代科学技术的最新成果，如计算机技术、先进传感器技术主要用在实验室条件下自动测量模拟实验，能够进行水合物储层压裂实验、进行水合物储层压裂前后的渗流能力测试、水合物形成、分解模拟等开发试验、研究压裂液及支撑剂的侵入情况、裂缝展布等实验、模拟各种形态的缝及不同宽度的缝来对储层改造效果评价实验。

技术特征：

1.一种天然气水合物储层改造增产实验装置，其特征在于，包括有模拟反应釜，和分别与所述模拟反应釜相连接的高压填砂系统、造缝加载系统、覆压加载系统、气体增压系统、压裂系统和数据采集系统；

2.根据权利要求1所述的天然气水合物储层改造增产实验装置，其特征在于，所述模拟反应釜内设置有至少一个水平开采井和至少一个垂直开采井；

3.根据权利要求1所述的天然气水合物储层改造增产实验装置，其特征在于，所述模拟反应釜配设有端盖、沉积物装卸工具和升降机构；

4.根据权利要求3所述的天然气水合物储层改造增产实验装置，其特征在于，所述模拟反应釜的外部设置有保温夹套，且所述模拟反应釜置于低温水浴中。

5.根据权利要求1所述的天然气水合物储层改造增产实验装置，其特征在于，所述气体增压系统包括有依次连接的空压机、增压泵、储气罐和调压阀，所述调压阀与所述模拟反应釜相连通。

6.根据权利要求1所述的天然气水合物储层改造增产实验装置，其特征在于，所述压裂系统包括有依次连接的压裂泵，分别与所述压裂泵相连接的中间容器和搅拌容器，所述压力泵经过所述中间容器或所述搅拌容器与所述模拟反应釜相连通。

7.根据权利要求1所述的天然气水合物储层改造增产实验装置，其特征在于，所述天然气水合物储层改造增产实验装置还包括有控制系统，所述控制系统包括有pid系统，所述pid系统用于对开采压力的控制。

8.根据权利要求1所述的天然气水合物储层改造增产实验装置，其特征在于，所述数据采集系统包括有电阻测量系统、温度压力测试系统、气液流量测量及产砂量测量，数据采集系统、计算机处理系统及大型集中显示屏。

9.根据权利要求1所述的天然气水合物储层改造增产实验装置，其特征在于，所述造缝加载系统包括有造缝液压缸、位移引出杆和造缝刀片，通过液压装置控制刀片向下位移对储层进行造缝，通过更换不同的刀具和改变刀具位移可以模拟各种缝形不同缝宽。

技术总结
本发明涉及天然气水合物开采技术领域，特指一种天然气水合物储层改造增产实验装置，包括有模拟测试釜，和分别与所述模拟测试釜相连接的高压填砂系统、造缝加载系统、覆压加载系统、气体增压系统、压裂系统和数据采集系统；在模拟测试的过程中，所述模拟测试釜中设置有储层介质，通过所述造缝加载系统在所述模拟反应釜中模拟产生各种缝宽和/或缝形的缝，通过所述高压填砂系统压实所述储层介质，通过所述覆压加载系统对所述储层介质模拟海底覆压，通过所述气体增压系统对气体进行增压后进入所述模拟测试釜中，通过所述压裂系统把压裂液或支撑剂注入所述模拟反应釜中，并通过所述数据采集系统采集获得实验数据。

技术研发人员：李小森,王屹,刘建武,张龙海,陈朝阳,李刚,张郁
受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11