CN114618379A - 一种模拟水合物成藏及开采的实验模型及其实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模拟水合物成藏及开采的实验模型及其实验方法，其包括：内置模型和高压反应釜；所述内置模型作为本体模型，密封固定于所述高压反应釜内，用于对深海或地层进行模拟；所述高压反应釜和内置模型的环空内加载有围压，用于实现本体模型的压实及地层压力模拟。本发明结构简单，通用性好，可通过轴面及端面O型圈实现内置模型和高压反应釜密封，使其在较高的压力条件下满足密封的使用要求。同时，圆柱容器结构形具有较好的耐压效应，通过圆形环空来提供围压，同时内置模型可以很薄，通过薄壁减小压损，来接近真实的地层压力。本发明可以广泛应用于水合物模拟实验领域。

Description

一种模拟水合物成藏及开采的实验模型及其实验方法
技术领域
本发明涉及水合物模拟实验领域，具体涉及一种模拟水合物成藏及开采的实验模型及其实验方法。
背景技术
目前，在水合物模拟实验相关领域，需要进行多种条件的模拟开采实验，迫切需要模拟水合物矿藏的地质条件，通过获得真实可靠的开采数据，来指导水合物矿藏的开采。
然而，大多数的实验模型为釜式模型，釜式模型所模拟的围压不可根据相应地质条件控制，造成模拟地质条件单一。在水合物实验相关领域中，目前尚无有效的应解决方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种模拟水合物成藏及开采的实验模型及其实验方法，通过该实验模型模拟水合物成藏及开采，收集数据，进而确定水合物大规模开采的方法，能够有效解决现有技术中模拟地质条件单一的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其包括：
内置模型和高压反应釜；
所述内置模型作为本体模型，密封固定于所述高压反应釜内，用于对深海或地层进行模拟；
所述高压反应釜和内置模型的环空内加载有围压，用于实现本体模型的压实及地层压力模拟。
进一步，所述内置模型包括通过锁紧螺栓固定的下端盖、筒体和上端盖；所述下端盖设置在模型法兰座上，且所述下端盖上表面铺设有一多孔网板，所述多孔网板上铺设有下层滤芯；所述上端盖下表面铺设有上层滤芯，且所述多孔网板、下层滤芯以及上层滤芯相互配合，用于隔离和过滤砂子；所述筒体侧壁上设置有若干与所述筒体内部连通的模拟井筒。
进一步，所述下端盖与所述筒体下部、所述上端盖与所述筒体上部连接处之间均设置有端面密封圈。
进一步，所述上端盖的顶部间隔设置有若干温度测量接头、压力测量接头和吊环，且各所述温度测量接头和压力测量接头通过密封螺纹与所述上端盖连接，用于安装温度传感器和压力传感器，以对所述筒体内预设采集点的温度和压力数据进行实时采集，并发送到相应处理设备；各所述吊环用于将所述内置模型吊装到高压反应釜内。
进一步，所述下端盖设置有底部注气接头，且所述底部注气接头穿过所述下端盖后与所述筒体内部连通，用于向所述筒体内注入压力。
进一步，所述筒体侧壁和模型法兰座设置有若干加强筋，用于保证整体结构强度。
进一步，所述高压反应釜包括反应釜筒体、下平盖和上平盖，所述下平盖与所述反应釜筒体的下端面焊接固定，所述上平盖通过卡箍与所述反应釜筒体的上端面固定，并通过端面密封圈和轴面密封圈实现密封；当所述内置模型吊装在高压反应釜内后，所述上平盖还通过固定拉杆与所述内置模型的上端盖固定连接，以实现内置模型的密封固定。
进一步，所述上平盖上还预留有锁紧螺纹，用于将锁紧螺钉锁紧，以便后期增加其他法兰接口。
第二方面，本发明提供一种模拟水合物成藏及开采的实验方法，其包括以下步骤：
将内置模型吊装至高压反应釜内，并密封固定；
向内置模型及内置模型与高压反应釜之间的环空中分别注入压力P1和P2，并使得注入压力P1和P2之差处于预设范围内，将注入压力P2模拟的地层压力传递到内置模型中，以模拟深海和地层条件下的覆压大小。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明结构简单，通用性好，可通过轴面及端面O型圈密封使在较高的压力条件下满足密封的使用要求。
2、圆柱容器结构形具有较好的耐压效应，通过圆形高压反应釜来提供围压，同时内置模型可以很薄，通过薄壁减小压损，来接近真实的地层压力。
3、本发明模拟实验条件更接近真实水合物成藏及开采条件。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明内置模型结构示意图；
图2是内置模型俯视图；
图3是本发明高压反应釜结构示意图：
图4是上平盖与内置模型连接示意图；
图5是内置模型吊装至高压反应釜的示意图：
图中各部件如下：
1、内置模型；11、下端盖；111、底部注气接头；12、上端盖；121、温度测量接头；122、压力测量接头；123、吊环；124、密封螺纹；13、筒体；14、模型法兰座；15、多孔网板；16、下层滤芯；17、上层滤芯；18、模拟井筒；19、加强筋；2、高压反应釜；21、反应釜筒体；22、下平盖；23、上平盖；24、卡箍；25、端面密封圈；26、轴面密封圈；27、固定拉杆；28、锁紧螺纹；29、锁紧螺钉。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明的一些实施例中，提供一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其包括：内置模型和高压反应釜；内置模型作为本体模型，密封固定于高压反应釜内，用于对深海或地层进行模拟；高压反应釜和内置模型的环空内加载有围压，用于实现本体模型的压实及地层压力模拟。本发明结构简单，通用性好，可通过轴面及端面O型圈实现内置模型和高压反应釜密封，使其在较高的压力条件下满足密封的使用要求。同时，圆柱容器结构形具有较好的耐压效应，通过圆形环空来提供围压，同时内置模型可以很薄，通过薄壁减小压损，来接近真实的地层压力。本发明可以广泛应用于水合物模拟实验领域。
与之相对应地，本发明的另一些实施例中还提供一种模拟水合物成藏及开采的实验方法。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其包括内置模型1和高压反应釜2。其中，内置模型1作为本体模型(也即实验过程中需要模拟的深海或地层模型)，密封固定于高压反应釜2内，用于对深海或地层进行模拟；高压反应釜2和内置模型1的环空内加载有围压，用于实现本体模型的压实及地层压力模拟。
在一个优选的实施例中，如图2、图3所示，内置模型1包括通过锁紧螺栓固定的下端盖11、上端盖12和筒体13。其中，下端盖11设置在模型法兰座14上，且下端盖11上表面通过螺栓紧固铺设有一多孔网板15，多孔网板15上铺设有下层滤芯16，上端盖12下表面通过螺栓紧固铺设有上层滤芯17，且多孔网板15、下层滤芯16以及上层滤芯17相互配合，用于隔离和过滤砂子，防止砂子进入管线导致堵塞井筒；筒体13侧壁上设置有若干与筒体13内部连通的模拟井筒18。
在一个优选的实施例中，下端盖11与筒体13下部、上端盖12与筒体13上部连接处之间均设置有端面密封圈(图中未示出)，以实现密封。
在一个优选的实施例中，下端盖11设置有底部注气接头111，且该底部注气接头111穿过下端盖11后与筒体13内部连通，用于向筒体13内注入压力。
在一个优选的实施例中，上端盖12的顶部间隔设置有多个温度测量接头121、压力测量接头122和若干吊环123，且各温度测量接头121和压力测量接头123通过密封螺纹124与上端盖12连接，用于安装温度传感器和压力传感器，以对筒体13内预设采集点的温度和压力数据进行实时采集，并发送到相应处理设备；各吊环123用于将内置模型1吊装到高压反应釜2内。
在一个优选的实施例中，筒体13侧壁和模型法兰座14上设置有若干加强筋19，用于保证整体结构强度。
在一个优选的实施例中，如图4所示，高压反应釜2包括反应釜筒体21、下平盖22和上平盖23，其中，下平盖22与反应釜筒体21的下端面焊接固定，上平盖23通过卡箍24与反应釜筒体21的上端面固定，并通过端面密封圈25和轴面密封圈26实现密封；当内置模型1吊装在高压反应釜2内后，上平盖23还通过固定拉杆27与内置模型1的上端盖12固定连接，以实现内置模型1的密封固定。
在一个优选的实施例中，上平盖23上还预留有锁紧螺纹28，用于将锁紧螺钉29锁紧，以便后期增加其他法兰接口。
实施例2
基于实施例1提供的一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，本实施例提供一种模拟水合物成藏及开采的实验方法，包括以下步骤：
1)将内置模型1吊装至高压反应釜2内，并密封固定。
如图5所示，将内置模型1吊装至高压反应釜2内的具体操作方法为：通过内置模型1的上端盖12顶部设置的吊环123将内置模型1吊装至高压反应釜2内，并将高压反应釜2的上平盖23通过固定拉杆27与内置模型的上端盖12固定连接。固定拉杆27的两端设置有M24的螺纹，连接时，通过螺纹连接拧入到上平盖23和上端盖12中，下端用螺母锁紧，放松。
2)向内置模型1及内置模型1与高压反应釜2之间的环空中分别注入压力P1和围压P2，并使得压力P1和围压P2之差处于预设范围内，将围压P2模拟的地层压力传递到内置模型中，以模拟深海和地层条件下的覆压大小。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其特征在于，包括：
内置模型和高压反应釜；
所述内置模型作为本体模型，密封固定于所述高压反应釜内，用于对深海或地层进行模拟；
所述高压反应釜和内置模型的环空内加载有围压，用于实现本体模型的压实及地层压力模拟。
2.如权利要求1所述的一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其特征在于，所述内置模型包括通过锁紧螺栓固定的下端盖、筒体和上端盖；所述下端盖设置在模型法兰座上，且所述下端盖上表面铺设有一多孔网板，所述多孔网板上铺设有下层滤芯；所述上端盖下表面铺设有上层滤芯，且所述多孔网板、下层滤芯以及上层滤芯相互配合，用于隔离和过滤砂子；所述筒体侧壁上设置有若干与所述筒体内部连通的模拟井筒。
3.如权利要求2所述的一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其特征在于，所述下端盖与所述筒体下部、所述上端盖与所述筒体上部连接处之间均设置有端面密封圈。
4.如权利要求2所述的一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其特征在于，所述上端盖的顶部间隔设置有若干温度测量接头、压力测量接头和吊环，且各所述温度测量接头和压力测量接头通过密封螺纹与所述上端盖连接，用于安装温度传感器和压力传感器，以对所述筒体内预设采集点的温度和压力数据进行实时采集，并发送到相应处理设备；各所述吊环用于将所述内置模型吊装到高压反应釜内。
5.如权利要求2所述的一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其特征在于，所述下端盖设置有底部注气接头，且所述底部注气接头穿过所述下端盖后与所述筒体内部连通，用于向所述筒体内注入压力。
6.如权利要求2所述的一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其特征在于，所述筒体侧壁和模型法兰座设置有若干加强筋，用于保证整体结构强度。
7.如权利要求2所述的一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其特征在于，所述高压反应釜包括反应釜筒体、下平盖和上平盖，所述下平盖与所述反应釜筒体的下端面焊接固定，所述上平盖通过卡箍与所述反应釜筒体的上端面固定，并通过端面密封圈和轴面密封圈实现密封；当所述内置模型吊装在高压反应釜内后，所述上平盖还通过固定拉杆与所述内置模型的上端盖固定连接，以实现内置模型的密封固定。
8.如权利要求7所述的一种模拟水合物成藏及开采的实验模型，其特征在于，所述上平盖上还预留有锁紧螺纹，用于将锁紧螺钉锁紧，以便后期增加其他法兰接口。
9.一种采用如权利要求1～8任一项所述模拟水合物成藏及开采的实验模型的实验方法，其特征在于包括以下步骤：
将内置模型吊装至高压反应釜内，并密封固定；
向内置模型及内置模型与高压反应釜之间的环空中分别注入压力P1和P2，并使得注入压力P1和P2之差处于预设范围内，将注入压力P2模拟的地层压力传递到内置模型中，以模拟深海和地层条件下的覆压大小。
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杨明军等: "水合物模拟实验装置的对比研究", 《天然气化工(C1化学与化工)》 *
粟科华等: "天然气水合物三维成藏物模实验***的构建与检验", 《天然气工业》 *

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