CN110361158A - 降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法及装置，所述模拟装置包括储层模拟模块、供给模块、控压模块、控温模块和回收模块，储层模拟模块用于填装松散沉积物、生成水合物储层并观察泥砂剥落启动过程，包括显微可视模块、纯径向流储层模拟模块和非径向流储层模拟模块；本方案考虑不同的流线型态、水合物分布规律对水合物储层砂粒启动、运移过程的影响，通过储层制备不同水合物饱和度、不同水合物分布模式条件下的水合物储层，在后续出砂机理分析实验中保证水合物处于未分解状态，探讨出砂临界压降条件和出砂型态演化规律，为实际开采井出砂规律预测提供技术支撑。

Description

降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法及装置

技术领域

本发明属于海洋天然气水合物开发领域，具体涉及能够模拟不同流场条件下水合物降压开采过程中泥砂剥落、泥砂运移细观过程的可视化模拟方法及***。

背景技术

随着我国首次海域天然气水合物试采成功，海域天然气水合物开采过程中的出砂及其影响因素的评价模拟迅速成为国内研究热点。目前的关注点主要是通过数值模拟或实验模拟的手段回答降压过程中储层泥砂的产出规律。由于缺乏现场实际出砂测试数据，实验模拟成为天然气水合物开采出砂机理分析、出砂规律预测的主要手段。青岛海洋地质研究所(专利公开号：CN106950153A；CN106353069A)、中国海洋石油集团有限公司(专利公开号：CN108316913A)、中国石油大学(华东)(专利公开号：CN106680435A)、中国科学院力学研究所(专利公开号：CN104950074A)等单位分别针对不同的水合物开采工况提出了水合物分解产出过程中的出砂规律模拟实验***及实验方法，这些方法的重点是考虑水合物开采产气产水过程与产砂过程间的规律，无法从微观机理的角度描述水合物开采过程中泥砂在储层中的剥落、运移过程。

实际上，天然气水合物开采过程中的出砂过程与储层的力学性质弱化密切相关，水合物储层的出砂机理与储层的力学性质演化密切相关。为此，青岛海洋地质研究所(专利公开号：CN107121359A)考虑了水合物开采出砂与力学性质的耦合关系，提出了基于三轴力学基本测试原理的水合物出砂量-抗剪强度联合探测方法。但该方法从宏观角度解释出砂过程对力学性质的影响，对水合物储层砂粒的剥落机理有一定的帮助，但仍然无法从微观尺度验证水合物分解过程与泥砂启动运移的关系。为了解决上述问题，专利公开号CN109254137A试图应用X-CT技术揭示水合物储层的出砂过程对储层孔隙的影响。

这些有益的探索都对水合物的开采出砂过程、出砂机理的研究提供了基础，但是大都是在一维条件下开展的，即没有考虑储层流场对储层泥砂剥落、启动运移过程的影响，也很难实现可视化的模拟。

综上可见，从天然气水合物出砂模拟研究的角度，仍然存在如下问题：

(1)目前存在重规律、轻机理，重出砂结果、轻泥砂在储层中的行为的特征，因此需要加强泥砂在地层中的剥离、启动运移、运移型态等方面的研究；

(2)尽管目前已有部分方案认识到应该从微观尺度解释储层出砂机理，但仍然无法从可视化角度探讨水合物分解对泥砂颗粒剥落及其运移过程的影响；

(3)没有考虑特殊储层流线型态对水合物储层砂粒运移的影响，无法满足复杂开采方式，如水力割缝缝隙周围的特殊渗流区域的砂粒剥落、启动型态描述。

因此，基于以上问题，亟待提出一种能够基于可视化手段，探讨水合物储层泥砂剥离、启动运移、运移型态的室内模拟方法及***，以充分考虑水合物分解速率、分解过程对泥砂剥落、启动运移的影响，并考虑不同的近井地层渗流规律，为探索水合物分解、储层流场等因素导致的出砂规律差异提供技术支持。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的缺陷，提出一种降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法及***，用可视化手段探索水合物分解、储层流场等因素导致对水合物储层出砂的控制机理，为实际开采井出砂规律预测提供技术支撑。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法，包括以下步骤：

(1)选择流线模型：

根据实际天然气水合物储层条件确定流线型态，并选择对应的流线模型，所述流线模型包括纯径向流模拟模型和非径向流模型，其中，非径向流模型包括纯线性流模拟模型、线性梯度压降模拟模型、幂函数压降梯度模拟模型、负指数压降梯度模拟模型；

(2)水合物模拟储层制备：

将步骤(1)所选择的流线模型安装到降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置中，控制温压条件并向模拟装置中注入水、气生成水合物；基于图像分割技术，将显微可视模块拍摄的沉积物截面图像进行阈值分割，以定量表征水合物饱和度的分布规律；

所述降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置包括储层模拟模块、供给模块、控压模块、控温模块和回收模块，储层模拟模块、供给模块、控压模块和回收模块均设置在控温模块内，供给模块、控压模块和回收模块均与储层模拟模块相连，所述储层模拟模块用于填装松散沉积物、生成水合物储层并观察水合物分解与泥砂剥落启动过程，包括显微可视模块、纯径向流储层模拟模块和非径向流储层模拟模块，纯径向流储层模拟模块和非径向流储层模拟模块上均设置有可视窗，显微可视模块与可视窗相对设置；

(3)降压流程设置与模拟：

控制储层模拟模块的入口压力恒定不变，控制调节储层模拟模块的出口压力，使储层模拟模块的出入口压力差始终维持恒定；结合供给模块，向储层模拟模块中注入与其内部温度相等的气液混合物，保证注入速率能维持模型入口压力稳定；

(4)砂粒启动临界降压模拟：

改变步骤(3)中储层模拟模块出入口压力差，观察固定水合物饱和度及水合物分布条件下，不同位置处的砂粒启动运移情况，并采用阶梯式逐步增大模型出入口压力差的方式，观察不同水合物饱和度区域的泥砂颗粒启动运移的临界压差，以建立水合物饱和度与泥砂启动运移临界压降之间的关系；

(5)水合物储层出砂型态演化：

在步骤(4)观察到泥砂颗粒启动运移后，持续维持恒定出入口压降，保证启动运移的泥砂产出并收集；基于显微可视模块实时观察泥砂颗粒迁移路径、迁移通道的演化规律，以确定恒定生产压降、一定水合物饱和度分布条件下地层出砂型态；

(6)流线型态对水合物储层出砂的控制：

在上述步骤(1)-(5)完成后，更换流线模型，重复步骤(2)～(5)，验证其他流线模型限定条件下水合物储层的细观出砂机理。

进一步的，所述步骤(3)中，在降压流程设置与模拟过程中，保证储层模拟模块的出口、入口绝对压力值均高于水合物相平衡压力，保证已经形成的水合物处于未分解状态。

本发明另外还提出一种降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，包括储层模拟模块、供给模块、控压模块、控温模块和回收模块，所述储层模拟模块、供给模块、控压模块和回收模块均设置在控温模块内，所述控温模块用于维持水合物储层模拟所需的温度条件，所述供给模块用于向储层模拟模块供给高压气体和水，所述控压模块用以控制储层模拟模块的入口压力、出口压力及***压力，所述回收模块用于回收储层模拟模块产出的气液固体；

所述储层模拟模块用于填装松散沉积物、生成水合物储层并观察水合物分解与泥砂剥落启动过程，包括显微可视模块、纯径向流储层模拟模块和非径向流储层模拟模块，纯径向流储层模拟模块和非径向流储层模拟模块上均设置有可视窗，显微可视模块与可视窗相对设置；纯径向流流储层模拟模块中设置纯径向流模拟模型，非径向流储层模拟模块中设置纯线性流模拟模型、线性梯度压降模拟模型、幂函数压降梯度模拟模型或负指数压降梯度模拟模型。

进一步的，所述储层模拟模块包括上瓣壳体、下瓣壳体、可视窗、混合流体入口、混合流体出口、储层沉积物充填槽、围压腔体、入口导流槽和出口集流槽，入口导流槽设置在混合流体入口端，出口集流槽设置在混合流体出口端；上瓣壳体和下瓣壳体为通过紧固螺栓连接，可视窗设置在上瓣壳体的中央位置；下瓣壳体上设计有与上瓣壳体上的可视窗等径的凹槽，储层沉积物充填槽设置在所述凹槽内并与其配合，储层沉积物充填槽内部设置不同的流线模型，且储层沉积物充填槽的结构与流线模型结构相匹配。

进一步的，对于非径向流储层模拟模块，其储层沉积物充填槽内设置的流线模型包括：纯线性流模拟模型、线性梯度压降模型、幂函数压降梯度模型和负指数压降梯度模型，且混合流体入口、混合流体出口相对设置在储层模拟模块的侧面。

进一步的，对于纯径向流的储层模拟模块，纯径向流储层沉积物充填槽整体为圆盘形，且纯径向流入口导流槽沿纯径向流储层沉积物充填槽外缘设置，混合流体出口位于下瓣壳体的中央位置。

进一步的，所述入口导流槽和出口集流槽上方安装耐压玻璃，耐压玻璃外缘与上瓣壳体通过滑动密封圈密封，所述耐压玻璃上方为围压腔体，围压腔体与上瓣壳体侧壁上的围压出入口连接，围压腔体上部通过可视窗与上瓣壳体固定配合。

进一步的，所述供给模块包括供气模块、供液模块和气液混合模块，供气模块和供液模块与气液混合模块的入口端相连，气液混合模块的出口端与储层模拟模块相连。

进一步的，所述回收模块包括第一控制回收***和第二控制回收***，第一控制回收***与非径向流储层模拟模块的出口相连，第二控制回收***与纯径向流储层模拟模块的出口相连。

进一步的，所述控压模块包括入口压力控制泵、第一出口压力控制泵和第二出口压力控制泵，第一出口压力控制泵与第一控制回收***相连，第二出口压力控制泵与第二控制回收***相连。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

(1)考虑不同的流线型态对水合物储层砂粒启动、运移过程的影响，并设计相应的储层模拟模块结构及相应的模拟方法过程，研究结果将直接对储层改造前缘型态的设计提供支撑；

(2)通过储层制备过程中控制不同的水合物饱和度、不同水合物分布模式，在后续出砂机理分析实验中保证水合物处于稳定状态，排除了水合物分解过程对出砂机理分析结果的影响，从而更能精确反应储层出砂型态及其演变；

(3)水合物储层制备时，利用显微图像分割技术，应用于水合物储层砂粒运移型态划分、水合物饱和度分布，实现可视化模拟水合物砂粒细观启动运移；

本方案充分考虑水合物分解速率、分解过程中对泥沙剥落、启动运移的影响，并考虑不同的近井地层渗流规律，为探索水合物分解、储层流场等因素导致的出砂规律差异提供技术支持。

附图说明

图1为本发明实施例1中水合物泥砂剥落与运移细观过程模拟装置示意图；

图2为本发明实施例1中所述纯径向流储层模拟模块的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例1所述沉积物充填槽内部不同刻蚀结构示意图；

图4为本发明实施例2所述泥砂剥落与运移细观过程模拟方法流程示意图；

其中：1、供气模块；2、供液模块；3、气液混合模块；4、入口压力控制泵；5、显微可视模块；6-1、非径向流入口导流槽；6-2、纯径向流入口导流槽；7-1、非径向流储层沉积物充填槽；7-1-1、纯线性流模拟模型；7-1-2、线性梯度压降流模拟模型；7-1-3、幂函数压降梯度模拟模型；7-1-4、负指数压降梯度模拟模型；7-2、纯径向流储层沉积物充填槽；8-1、非径向流出口集流槽；8-2、纯径向流出口集流槽；9-1、非径向流储层模拟模块；9-2、纯径向流储层模拟模块；9-2-1、上瓣壳体；9-2-2、下瓣壳体；9-2-3、混合流体入口；9-2-4、围压出入口；9-2-5、储层模拟模块本体与围压隔离层之间的密封；9-2-6、可视窗；9-2-7、围压腔体；9-2-8、耐压玻璃；9-2-9、紧固螺栓；9-2-10、混合流体出口；10-1、第一控制回收***；10-2、第二控制回收***；11-1、第一出口压力控制泵；11-2、第二出口压力控制泵；12-1、第一围压控制泵；12-2、第二围压控制泵；13、控温模块；F1～F19、阀门。

具体实施方式

为了能够更清楚的理解本发明的上述目的和优点，下面结合附图对发明的具体实施方式做详细地描述：

实施例1、一种降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，以水合物降压开采过程为例，如图1所示，所述模拟装置包括储层模拟模块(9-1,9-2)、供给模块(1,2,3)、控压模块(4,11-1,11-2,12-1,12-2)、控温模块13和回收模块(10-1,10-2)，所述储层模拟模块(9-1,9-2)、供给模块(1,2,3)、控压模块(4,11-1,11-2,12-1,12-2)和回收模块(10-1,10-2)均设置在控温模块13内，所述控温模块13主要用于给模拟装置降温，维持水合物储层模拟所需的温度条件；

继续参考图1，所述储层模拟模块用于填装松散沉积物、生成水合物储层并观察水合物分解与泥砂剥落启动过程，为本***的核心模块，包括显微可视模块5、纯径向流储层模拟模块9-2和非径向流储层模拟模块9-1，纯径向流储层模拟模块9-2和非径向流储层模拟模块9-1上均设置有可视窗，显微可视模块5与可视窗相对设置；

所述供给模块包括供气模块1、供液模块2和气液混合模块3，供气模块1和供液模块2与气液混合模块3的入口端相连，气液混合模块3的出口端与储层模拟模块相连，用于向储层模拟模块供给高压气体和水；

所述回收模块主要用于回收储层模拟模块产出的气液固体，包括第一控制回收***10-1和第二控制回收***10-2，第一控制回收***10-1与非径向流储层模拟模块9-1的出口相连，第二控制回收***10-2与纯径向流储层模拟模块9-2的出口相连；

所述控压模块包括入口压力控制泵4、第一出口压力控制泵11-1和第二出口压力控制泵11-2、第一围压控制泵12-1和第二围压控制泵12-2，第一出口压力控制泵11-1与第一控制回收***10-1相连，第二出口压力控制泵11-2与第二控制回收***10-2相连，主要作用是控制储层模拟模块的入口压力、出口压力及***压力。第一围压控制泵12-1和第二围压控制泵12-2分别与非径向流储层模拟模块9-1和纯径向流储层模拟模块9-2上的围压腔体出口连接，控制储层模拟模块内部充填沉积物的围压。

本实施例中所述的储层模拟模块包括上瓣壳体、下瓣壳体、可视窗、混合流体入口、混合流体出口、储层沉积物充填槽、围压腔体、入口导流槽和出口集流槽等；上瓣壳体和下瓣壳体为通过紧固螺栓连接，可视窗设置在上瓣壳体的中央位置，可视窗的窗口能够覆盖所有储层沉积物充填槽范围；下瓣壳体上设计有与上瓣壳体上的可视窗等径的凹槽，储层沉积物充填槽即位于所述凹槽内，且储层沉积物充填槽的外缘与下瓣壳体凹槽配合，储层沉积物充填槽内部设置的流线模型根据模拟流线型态的不同而设计，所述流线模型为基于3D打印等技术形成的不同形状的沉积物充填槽，为已有成熟技术，在此不做详述，流线模型的外缘尺寸与充填槽内壁一致，流线模型的内缘根据所需要模拟的流线型态设计，主要包括纯线性流模拟模型7-1-1、线性梯度压降流模拟模型7-1-2、幂函数压降梯度模拟模型7-1-3、负指数压降梯度模拟模型7-1-4等。

上述所述的四种流线模型是针对非径向流储层模拟模块9-1来说的，混合流体入口、混合流体出口相对设置在储层模拟模块的侧面，其相对应的储层沉积物充填槽的内缘形状与流线模型的外缘相对应，对于纯线性流模拟模型7-1-1来说，注入端分流槽与流出端分流槽长度相同，充填槽内缘轮廓为标准矩形结构，对于线性梯度压降模型7-1-2来说，从注入端分流槽到流出端分流槽，模型内缘两侧边界之间的距离线性减小；同样的，对于幂函数压降梯度模型7-1-3和负指数压降梯度模型7-1-4，假设井筒周围或改造地层的改造裂隙周围的流动压降符合幂函数形式和负指数形式，幂函数压降梯度模型的内缘侧面边界为幂函数，负指数压降梯度模型的内缘侧面边界为指数函数。

上述不同流线型态的流线模型，导流槽安装在混合流体入口端，保证流体均匀进入沉积物断面，导流槽与储层模拟模块的混合流体入口相连通，集流槽安装在混合流体出口端，集流槽与储层模拟模块的混合流体出口端相连通。

而对于纯径向流储层模拟模块来说，其结构与非径向流储层模拟模块相似，如图2所示，包括上瓣壳体9-2-1、下瓣壳体9-2-2、可视窗9-2-6、混合流体入口9-2-3、混合流体出口9-2-10、纯径向流储层沉积物充填槽7-2、围压腔体9-2-7、纯径向流入口导流槽6-2和纯径向流出口集流槽8-2；上瓣壳体9-2-1和下瓣壳体9-2-2为通过紧固螺栓9-2-9连接，可视窗9-2-6设置在上瓣壳体9-2-1的中央位置；下瓣壳体9-2-2上设计有与上瓣壳体9-2-1上的可视窗等径的凹槽，纯径向流储层沉积物充填槽7-2即位于所述凹槽内，纯径向流储层沉积物充填槽7-2的外缘与下瓣壳体凹槽配合。与非径向流储层模拟模块9-1的不同之处在于：其内部所设计的沉积物充填槽的整体为圆盘形，入口导流槽6-2沿圆盘形外圆周设置，混合流体出口9-2-10位于下瓣壳体的中央位置，这样设计主要是考虑到纯径向流模型与所述纯线性流模拟模型、线性梯度压降模型、幂函数压降梯度模型、负指数压降梯度模型的入流口、流出口位置安装迥异，无法与纯线性流模拟模型、线性梯度压降模型、幂函数压降梯度模型或负指数压降梯度模型互换安装，故稍作改动，设计了两种储层模拟模块。

另外，对于上述不同流线形态的沉积物充填模型、导流槽、集流槽上方还安装耐压玻璃9-2-8，耐压玻璃9-2-8外缘与上瓣壳体上的台肩通过滑动密封圈9-2-5密封，所述耐压玻璃上方为围压腔体9-2-7，围压腔体9-2-7与上瓣壳体侧壁上的围压出入口9-2-4连接；围压腔体9-2-7上部与上瓣壳体固定配合的是透明可视窗9-2-6。

实施例2、具体实施时，考虑到以下基本原理：

(1)相同地层渗流速率条件下，流线的汇聚程度差异可能导致颗粒微观受力平衡条件的改变。因此，在相同的出口流量(产量)条件下，近井地层的出砂量受井筒或裂隙周围流场的影响。因此，通过控制模型流动边界，可以实现不同流线条件对砂粒启动运移过程的模拟；

(2)水合物饱和度差异影响不同位置处的泥砂颗粒的胶结程度，水合物在储层中的不均匀分布是控制地层中出砂位置不均匀的主要因素之一。相同流速(生产压差)条件下，不同位置处的砂粒启动运移临界流速存在差异，可以利用显微***观察水合物储层中，砂粒启动运移位置的先后顺序与水合物分布的关系，界定水合物饱和度对储层砂粒启动运移临界流速的影响；

(3)水合物饱和度分布可能是影响水合物储层出砂型态(孔隙液化、蚯蚓洞、连续坍塌)的主要因素。通过高倍显微镜观察视野范围内水合物饱和度分布、一定流量条件下的砂粒迁移路径、迁移速率，即可得到因此水合物分布与出砂型态之间的微观耦合关系。

基于以上基本测试原理，与实施例1所述的水合物降压开采过程中泥砂剥离与运移细观过程可视化模拟装置对应地，本实施例提出了一种水合物降压开采过程中泥砂剥离与运移细观过程可视化模拟方法，如图4所示，包括：

(1)选择流线模型：根据实际天然气水合物开采井可能出现的井周或裂隙周围流动型态，选择纯线性流模拟模型、线性梯度压降模拟模型、幂函数压降梯度模拟模型、负指数压降梯度模拟模型或纯径向流模拟模型，并在相应的流线模型中填装实际沉积物，安装仪器；

(2)水合物模拟储层制备：将不同流线型态的模拟模型安装到实施例1所述的降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置中，控制温压条件并向模拟装置中注入水气生成水合物；基于图像分割技术，将显微可视模块拍摄的沉积物截面图像进行阈值分割，定量表征水合物饱和度的分布规律；

(3)降压流程模拟：控制储层模拟模块的入口压力恒定不变，控制调节储层模拟模块出口压力，使储层模拟模块出入口压力差始终维持恒定；结合供给模块，向储层模拟模块中注入与其内部温度相等的气液混合物；注入速率以能维持模型入口压力稳定为准；

需要注意的是，在步骤(3)中，必须保证已经形成的水合物处于未分解状态，由于本实施例所述的泥砂剥离与运移过程主要目的是探索水合物储层的流动型态、水合物饱和度分布对泥砂剥离与启动运移和出砂型态的影响，从而探索细观尺度的水合物储层出砂机理。如果考虑砂粒启动运移过程中水合物同时处于动态分解状态，将无法验证泥砂的启动运移是水合物分解所致还是水合物分布及流线影响所致，最终仅能得到水合物储层出砂规律，而对水合物出砂机理的解释则无法得到较为完善的解释。

(4)砂粒启动临界压降模拟：改变步骤(3)中模型出入口压力差，观察固定水合物饱和度及水合物分布条件下，不同位置处的砂粒启动运移情况，采用阶梯式逐步增大模型出入口压力的方式，观察不同水合物饱和度区域的砂粒启动运移的临界压差，以建立水合物饱和度与泥砂启动运移临界压降之间的关系；(5)水合物储层出砂型态演化：在步骤(4)观察到泥砂颗粒启动运移后，持续维持恒定出入口压降，保证启动运移的泥砂产出并收集；基于显微可视模块实时观察泥砂颗粒迁移路径、迁移通道的演化规律，从而确定恒定生产压降、一定水合物饱和度分布条件下地层出砂型态；

特别需要强调的是，上述步骤(4)模拟过程中始终保持模型出口压力绝对值大于水合物的相平衡压力，以排除水合物分解导致的沉积物胶结弱化对砂粒启动运移过程的影响。因此本实施例是通过控制出入口的压差实现对砂粒启动临界“压降”和出砂型态演化的模拟。这与实际天然气水合物开采储层的实际情况是相符的：实际天然气水合物开采过程中，影响地层出砂状况的主要因素也是由于地层压力与井筒压力形成的压力差作用，并非地层绝对压力值。

(6)流线型态对水合物储层出砂的控制：在上述步骤(1)-(5)完成后，更换流线模拟模型，重复步骤(2)～(5)，验证其他流线限定条件下水合物储层的细观出砂机理。

总之，本发明方案所提出的水合物降压开采过程中泥砂剥离与运移过程的可视化模拟装置及方法，可以观察不同的流线型态对砂粒启动、运移过程的影响，实现可视化观察不同水合物饱和度及其分布条件下水合物储层的出砂型态，以及出砂型态的演化规律；并有效模拟和评价水合物饱和度及其分布对泥砂启动运移临界流速条件的影响，进而实现了用可视化手段探索水合物分解、储层流场等因素导致对水合物储层出砂的控制机理，为实际开采井出砂规律预测提供技术支撑。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选择流线模型：

根据实际天然气水合物储层条件确定流线型态，并选择对应的流线模型，所述流线模型包括纯径向流模拟模型和非径向流模型，其中，非径向流模型包括纯线性流模拟模型、线性梯度压降模拟模型、幂函数压降梯度模拟模型、负指数压降梯度模拟模型；

(2)水合物模拟储层制备：

将步骤(1)所选择的流线模型安装到降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置中，控制温压条件并向模拟装置中注入水、气生成水合物；基于图像分割技术，将显微可视模块拍摄的沉积物截面图像进行阈值分割，以定量表征水合物饱和度的分布规律；

所述降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置包括储层模拟模块、供给模块、控压模块、控温模块和回收模块，储层模拟模块、供给模块、控压模块和回收模块均设置在控温模块内，供给模块、控压模块和回收模块均与储层模拟模块相连，所述储层模拟模块用于填装松散沉积物、生成水合物储层并观察水合物分解与泥砂剥落启动过程，包括显微可视模块、纯径向流储层模拟模块和非径向流储层模拟模块，纯径向流储层模拟模块和非径向流储层模拟模块上均设置有可视窗，显微可视模块与可视窗相对设置；

(3)降压流程设置与模拟：

控制储层模拟模块的入口压力恒定不变，控制调节储层模拟模块的出口压力，使储层模拟模块的出入口压力差始终维持恒定；结合供给模块，向储层模拟模块中注入与其内部温度相等的气液混合物，保证注入速率能维持模型入口压力稳定；

(4)砂粒启动临界降压模拟：

改变步骤(3)中储层模拟模块出入口压力差，观察固定水合物饱和度及水合物分布条件下，不同位置处的砂粒启动运移情况，并采用阶梯式逐步增大模型出入口压力差的方式，观察不同水合物饱和度区域的泥砂颗粒启动运移的临界压差，以建立水合物饱和度与泥砂启动运移临界压降之间的关系；

(5)水合物储层出砂型态演化：

在步骤(4)观察到泥砂颗粒启动运移后，持续维持恒定出入口压降，保证启动运移的泥砂产出并收集；基于显微可视模块实时观察泥砂颗粒迁移路径、迁移通道的演化规律，以确定恒定生产压降、一定水合物饱和度分布条件下地层出砂型态；

(6)流线型态对水合物储层出砂的控制：

在上述步骤(1)-(5)完成后，更换流线模型，重复步骤(2)～(5)，验证其他流线模型限定条件下水合物储层的细观出砂机理。

2.根据权利要求1所述的降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟方法，其特征在于：所述步骤(3)中，在降压流程设置与模拟过程中，保证储层模拟模块的出口、入口绝对压力值均高于水合物相平衡压力，保证已经形成的水合物处于未分解状态。

3.一种降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，其特征在于：包括储层模拟模块、供给模块、控压模块、控温模块和回收模块，所述储层模拟模块、供给模块、控压模块和回收模块均设置在控温模块内，所述控温模块用于维持水合物储层模拟所需的温度条件，所述供给模块用于向储层模拟模块供给高压气体和水，所述控压模块用以控制储层模拟模块的入口压力、出口压力及***压力，所述回收模块用于回收储层模拟模块产出的气液固体；

所述储层模拟模块用于填装松散沉积物、生成水合物储层并观察水合物分解与泥砂剥落启动过程，包括显微可视模块、纯径向流储层模拟模块和非径向流储层模拟模块，纯径向流储层模拟模块和非径向流储层模拟模块上均设置有可视窗，显微可视模块与可视窗相对设置；纯径向流流储层模拟模块中设置纯径向流模拟模型，非径向流储层模拟模块中设置纯线性流模拟模型、线性梯度压降模拟模型、幂函数压降梯度模拟模型或负指数压降梯度模拟模型。

4.根据权利要求3所述的降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，其特征在于：所述储层模拟模块包括上瓣壳体、下瓣壳体、可视窗、混合流体入口、混合流体出口、储层沉积物充填槽、围压腔体、入口导流槽和出口集流槽，入口导流槽设置在混合流体入口端，出口集流槽设置在混合流体出口端；上瓣壳体和下瓣壳体为通过紧固螺栓连接，可视窗设置在上瓣壳体的中央位置；下瓣壳体上设计有与上瓣壳体上的可视窗等径的凹槽，储层沉积物充填槽设置在所述凹槽内并与其配合，储层沉积物充填槽内部设置不同的流线模型，且储层沉积物充填槽的结构与流线模型结构相匹配。

5.根据权利要求4所述的降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，其特征在于：对于非径向流储层模拟模块，其储层沉积物充填槽内设置的流线模型包括：纯线性流模拟模型、线性梯度压降模型、幂函数压降梯度模型和负指数压降梯度模型，且混合流体入口、混合流体出口相对设置在储层模拟模块的侧面。

6.根据权利要求4所述的降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，其特征在于：对于纯径向流的储层模拟模块，纯径向流储层沉积物充填槽整体为圆盘形，且纯径向流入口导流槽沿纯径向流储层沉积物充填槽外缘设置，混合流体出口位于下瓣壳体的中央位置。

7.根据权利要求5或6所述的降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，其特征在于：所述入口导流槽和出口集流槽上方安装耐压玻璃，耐压玻璃外缘与上瓣壳体通过滑动密封圈密封，所述耐压玻璃上方为围压腔体，围压腔体与上瓣壳体侧壁上的围压出入口连接，围压腔体上部通过可视窗与上瓣壳体固定配合。

8.根据权利要求3所述的降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，其特征在于：所述供给模块包括供气模块、供液模块和气液混合模块，供气模块和供液模块与气液混合模块的入口端相连，气液混合模块的出口端与储层模拟模块相连。

9.根据权利要求3所述的降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，其特征在于：所述回收模块包括第一控制回收***和第二控制回收***，第一控制回收***与非径向流储层模拟模块的出口相连，第二控制回收***与纯径向流储层模拟模块的出口相连。

10.根据权利要求3所述的降压过程中水合物储层泥砂剥离运移的模拟装置，其特征在于：所述控压模块包括入口压力控制泵、第一出口压力控制泵和第二出口压力控制泵，第一出口压力控制泵与第一控制回收***相连，第二出口压力控制泵与第二控制回收***相连。