[发明专利]天然气水合物开采井砂粒横向运移规律的监测装置及方法

摘要

本发明公开了一种天然气水合物开采井砂粒横向运移规律的监测装置，包括金属管模块，金属管模块的一端通过管道依次连接有驱替泵和供液模块，供液模块上还通过管道连接有供气模块，金属管模块的另一端通过管道依次连接有回压模块、固体分离模块和预处理模块；金属管模块还连接有数据测量采集模块，数据测量采集模块还分别连接有供气模块和固体分离模块。本发明还公开了一种天然气水合物开采井砂粒横向运移规律的监测方法，该方法能够为水合物降压开采诱发砂粒运移机理研究提供测试技术与实验数据支持，对于增加水合物试开采持续时间具有重要的参考意义，促进水合物商业化开采技术的发展。

主权项

1.一种天然气水合物开采井砂粒横向运移规律的监测方法，其特征在于，采用一种天然气水合物开采井砂粒横向运移规律的监测装置，该装置包括金属管模块(22)，所述金属管模块(22)的一端通过管道依次连接有驱替泵(8)和供液模块(23)，所述供液模块(23)上还通过管道连接有供气模块(24)，所述金属管模块(22)的另一端通过管道依次连接有回压模块(25)、固体分离模块(26)和预处理模块(27)；所述金属管模块(22)还连接有数据测量采集模块(28)，所述数据测量采集模块(28)还分别连接有供气模块(24)和固体分离模块(26)；所述金属管模块(22)、供液模块(23)、供气模块(24)、回压模块(25)、固体分离模块(26)、预处理模块(27)和数据测量采集模块(28)均设置于控温模块(29)内；包括以下步骤：1)砂样级配测量：测量实验砂样的级配曲线，作为砂粒运移分析的初始值；2)金属管填砂：2.1)清洗4根金属管(1)，并将其与实验砂样同时放入恒温烘箱中干燥至少12小时，温度控制为105℃，之后取出并自然冷却至室温；2.2)密封4根金属管(1)的一端和取样孔，随后竖直放置金属管(1)，采用电子天平(13)称重砂样质量，将砂样装填入4根金属管(1)，控制孔隙度为设定值，之后密封金属管(1)的另一端；2.3)通过法兰将4根已经填砂的金属管(1)连接，并将其连接入实验系统中；3)实验系统检漏：连接管路，向实验系统中注水使孔隙压力不小于10MPa，静置12小时，如果孔隙压力稳定则实验系统密闭性能良好，否则查找泄漏点并再次检漏；4)水合物合成：4.1)向金属管(1)注入甲烷气体，记录驱替排出的孔隙水体积；4.2)降低温度以合成水合物；4.3)孔隙压力不再降低时，水合物合成阶段完成；5)降压驱替：5.1)制备超饱和甲烷气体的盐水；5.2)调节回压阀门(10)至设定压力，该设定压力小于水合物相平衡压力，向金属管(1)内泵送超饱和甲烷气体的盐水，实现金属管(1)与饱和容器(5)之间的盐水循环，进行水合物降压开采诱发砂粒运移过程的模拟，实时测量金属管(1)内孔隙压力的变化情况；5.3)间隔固定时间对驱替出来的砂样进行测量分析，包括质量和粒径；5.4)水合物完全分解之后，降压驱替阶段完成；6)实验结束：缓慢泄压，采用取样工具从金属管开孔中取出部分砂样，分析砂粒级配在金属管的轴向变化情况，仪器拆卸并清洗整理。