CN114961661A - 海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置和实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置和实验方法，该实验装置包括：注气装置，注水装置，填砂管1，回压阀门4，液气分离器5，出气计量装置，出水计量装置，低温箱8；注气装置和注水装置连接填砂管1的进口端，填砂管1的出口端经回压阀门4连接液气分离器5，液气分离器5的出气端连接出气计量装置，液气分离器5的出水端连接出水计量装置；本发明实现了海域天然气水合物开采储层砂粒运移机理的实验模拟，能够模拟真实的储层特点和生产实际情况，提高了实验测试的准确性和适用性。
Description
技术领域
本发明涉及非常规油气藏开发工程技术领域，尤其涉及一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置和实验方法。
背景技术
随着各国对天然气用量的逐年递增，常规气藏开发产量逐渐不能满足需求，天然气水合物全球资源总量巨大，相当于全球已探明传统石化能源总量的两倍，被认为是重要的替代能源。
前苏联、加拿大等均已经开展陆域水合物的试采作业，日本最早启动了海洋天然气水合物的试采，但试采过程中均因储层出砂问题被迫中止。我国海域天然气水合物储量巨大，已于2017年在南海开展了两次水合物试采作业，并计划继续进行试采和开展更加深入的研究。开展海域天然气水合物储层砂粒运移机理方面的研究对于找到开采过程中的出砂原因，制定防砂措施和改进防砂筛管的设计起到重要作用。
因现场实验成本高，水合物开采工程技术方面的研究以室内模拟实验为主。在水合物出砂室内实验方面，国内外有关学者已经开展的相关的工作；但现有技术中还未***开展针对海域天然气水合物开采储层砂粒运移机理实验装置和方法的研究，导致无法全面评估并解决海域水合物储层出砂的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，实现了海域天然气水合物开采储层砂粒运移机理的实验模拟，该实验装置包括：
注气装置，注水装置，填砂管1，回压阀门4，液气分离器5，出气计量装置，出水计量装置，低温箱8；
注气装置和注水装置连接填砂管1的进口端，填砂管1的出口端经回压阀门4连接液气分离器5，液气分离器5的出气端连接出气计量装置，液气分离器5的出水端连接出水计量装置；
注气装置，用于向填砂管1注入实验气体，计量注入实验气体的注入量；
注水装置，用于向填砂管1注入实验液体，计量注入实验液体的注入量；
填砂管1内部装有砂粒11，用于进行水合物的生成和分解，填砂管1的管壁设置有多个孔眼12，用于砂粒取样；
回压阀门4，用于调节填砂管1出口端的压力，控制水合物的分解速度；
液气分离器5，用于将填砂管1出口端输出实验液体和实验气体分离；
出气计量装置，用于计量液气分离器5出气端输出实验气体的产气量；
出水计量装置，用于计量液气分离器5出水端输出实验液体的产水量；
低温箱8，用于控制水合物分解时的环境温度。
本发明实施例还提供一种利用上述海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法，包括：
将注气装置和注水装置连接填砂管1的进口端，将填砂管1的出口端经回压阀门4连接液气分离器5，将液气分离器5的出气端连接出气计量装置，将液气分离器5的出水端连接出水计量装置，完成海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的连接；
根据连接完成的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，进行砂粒横向运移规律测试，确定砂粒横向运移规律测试结果；其中，砂粒横向运移规律测试，至少包括：粒度、孔喉影响测试，压降影响测试，压实度影响测试，温度影响测试；其中，砂粒横向运移规律测试结果，至少包括：粒度、孔喉影响测试结果，压降影响测试结果，压实度影响测试结果，温度影响测试结果；
根据砂粒横向运移规律测试结果，确定砂粒横向运移规律的影响因素。
本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置和实验方法，实现了海域天然气水合物开采储层砂粒运移机理的实验模拟，能够模拟真实的储层特点和生产实际情况，提高了实验测试的准确性和适用性；本发明实施例提供的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验方法，能够测试砂粒粒度、孔隙喉道尺寸、压降、压实度、温度、水流量等因素对砂粒横向运移规律的影响，解决了水合物开发的实际需求，对于海域天然气水合物开发过程中出砂机理的认识和防砂工艺的制定具有重要制定作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置示意图。
图2为本发明实施例利用一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法示意图。
图3为本发明实施例利用一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法的确定砂粒横向运移规律测试结果过程示意图。
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明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
为了对海域天然气水合物开采储层砂粒运移机理进行研究，本发明实施例提供一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，实现了海域天然气水合物开采储层砂粒运移机理的实验模拟，该实验装置包括：
注气装置，注水装置，填砂管1，回压阀门4，液气分离器5，出气计量装置，出水计量装置，低温箱8；
注气装置和注水装置连接填砂管1的进口端，填砂管1的出口端经回压阀门4连接液气分离器5，液气分离器5的出气端连接出气计量装置，液气分离器5的出水端连接出水计量装置；
注气装置，用于向填砂管1注入实验气体，计量注入实验气体的注入量；
注水装置，用于向填砂管1注入实验液体，计量注入实验液体的注入量；
填砂管1内部装有砂粒11，用于进行水合物的生成和分解，填砂管1的管壁设置有多个孔眼12，用于砂粒取样；
回压阀门4，用于调节填砂管1出口端的压力，控制水合物的分解速度；
液气分离器5，用于将填砂管1出口端输出实验液体和实验气体分离；
出气计量装置，用于计量液气分离器5出气端输出实验气体的产气量；
出水计量装置，用于计量液气分离器5出水端输出实验液体的产水量；
低温箱8，用于控制水合物分解时的环境温度。
通过本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，实现了海域天然气水合物开采储层砂粒运移机理的实验模拟，能够模拟真实的储层特点和生产实际情况，提高了实验测试的准确性和适用性。
如图1本发明实施例一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置示意图所示，本发明实施例提供一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，包括：注气装置，注水装置，填砂管1，回压阀门4，液气分离器5，出气计量装置，出水计量装置，低温箱8；注气装置和注水装置连接填砂管1的进口端，填砂管1的出口端经回压阀门4连接液气分离器5，液气分离器5的出气端连接出气计量装置，液气分离器5的出水端连接出水计量装置；注气装置，用于向填砂管1注入实验气体，计量注入实验气体的注入量；注水装置，用于向填砂管1注入实验液体，计量注入实验液体的注入量；填砂管1内部装有砂粒11，用于进行水合物的生成和分解，填砂管1的管壁设置有多个孔眼12，用于砂粒取样；回压阀门4，用于调节填砂管1出口端的压力，控制水合物的分解速度；液气分离器5，用于将填砂管1出口端输出实验液体和实验气体分离；出气计量装置，用于计量液气分离器5出气端输出实验气体的产气量；出水计量装置，用于计量液气分离器5出水端输出实验液体的产水量；低温箱8，用于控制水合物分解时的环境温度。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，前述的填砂管1内部装有砂粒11，用于进行水合物的生成和分解，填砂管1的管壁设置有多个孔眼12，用于砂粒取样；在实施例中，填砂管1采用不锈钢材料制成的空心金属管，在进行海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验时，填砂管1水平放置，内部填满粒度不同的砂粒11，实验中的水合物生成和分解的过程均在填砂管1内完成；在填砂管1的管壁外侧设置有多个孔眼12，孔眼12与填砂管本体1连接，孔眼12的数量由海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验的具体需求决定，孔眼12贯通填砂管1内外空间，用于运移前后的砂粒取样；在实施例中，可以用于在进行海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验前进行砂粒取样，还可以用于海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验完成后砂粒产生运移的情况下，对运移后的砂粒11进行取样。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，前述的注气装置，用于向填砂管1注入实验气体，计量注入实验气体的注入量，在实施例中，注气装置连接填砂管1的进口端，将实验气体注入填砂管1中，用于进行天然水合物的合成；在实施例中，实验气体可以是甲烷气；注气装置还用于计量注入填砂管1中实验气体的注入量，在进行海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验时，作为变量参数。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，前述的注水装置，用于向填砂管1注入实验液体，计量注入实验液体的注入量，在实施例中，注水装置连接填砂管1的进口端，将实验液体注入填砂管1中，用于进行天然水合物的合成；在实施例中，实验液体可以是盐水，优选的可以是饱和盐水；注水装置还用于计量注入填砂管1中实验液体的注入量，在进行海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验时，作为变量参数。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，前述的回压阀门4，用于调节填砂管1出口端的压力，控制水合物的分解速度；在实施例中，回压阀门4连接填砂管1的出口端，能够控制填砂管1内的压力，进而控制水合物的分解速度；填砂管1内的压力越小，水合物分解的速度越快。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，前述液气分离器5，用于将填砂管1出口端输出实验液体和实验气体分离，在实施例中，液气分离器5连接回压阀门4，填砂管1出口端输出的实验液体和实验气体经回压阀门4输出至液气分离器5，液气分离器5将实验液体和实验气体进行分离，将实验液体输出经至液气分离器5的出水端输出至出水计量装置，将实验气体经液气分离器5的出气端输出至出气计量装置，完成液气分离。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，前述出气计量装置，用于计量液气分离器5出气端输出实验气体的产气量；在实施例中，出气计量装置连接液气分离器5的出气端，接收并计量液气分离器5出气端输出实验气体的产气量，在进行海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验时，作为变量参数。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，前述出水计量装置，用于计量液气分离器5出水端输出实验液体的产水量；在实施例中，出水计量装置连接液气分离器5的出水端，接收并计量液气分离器5出水端输出实验液体的产水量，在进行海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验时，作为变量参数。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，前述低温箱8，用于控制水合物分解时的环境温度；在实施例中，水合物的合成需要低温环境，在本发明实施例中通过低温箱控制水合物合成所需的低温环境，另外，在本发明实施例中，水合物需要进行等温降压分解的过程，也需要控制分解时的环境温度。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，在一个实施例中，前述的注气装置包括：气瓶2和注气增压泵22，气瓶2连接注气增压泵22，注气增压泵22连接填砂管1的进口端，气瓶2装有实验气体，注气增压泵22用于将实验气体加压至设定压力，注入填砂管1的进口端。在实施例中，气瓶2内部装有一定压力的实验气体，在实施例中该实验气体可以是甲烷气，注气增压泵22连接气瓶2，将气瓶2内所装的实验气体进行加压，直至将实验气体加压至设定压力，注气增压泵22连接填砂管1的进口端，将加压至设定压力的实验气体注入到填砂管1的进口端，进行水合物的合成。
为了对注入填砂管1进口端实验气体进行计量，在一个实施例中，前述的注气装置还包括：注气流量计23，设置于注气增压泵22与填砂管1的进口端之间，用于计量注入填砂管1进口端实验气体的注入量。在实施例中，注气增压泵22输出的设定压力的实验气体，经注气流量计23注入填砂管1的进口端，注气流量计23计量注入填砂管1进口端实验气体的注入量，在进行海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验时，作为变量参数。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，在一个实施例中，前述的注水装置包括：注入水容器3和高压注液泵32，注入水容器3连接高压注液泵32，高压注液泵32连接填砂管1的进口端；注入水容器3装有实验液体；高压注液泵32用于将实验液体加压至设定压力，注入填砂管1的进口端。在实施例中，注入水容器3内装有实验所需的实验液体，在实施例中该实验液体可以是盐水，优选的该实验液体可以是饱和盐水，高压注液泵32连接注入水容器3，将注入水容器3内所装的实验液体进行加压，直至将实验液体加压至设定压力，高压注液泵32连接填砂管1的进口端，将加压至设定压力的实验液体注入到填砂管1的进口端，进行水合物的合成。
为了对注入填砂管1进口端实验液体进行计量，在一个实施例中，前述的注水装置还包括：注水流量计33，设置于高压注液泵32与填砂管1的进口端之间，用于计量注入填砂管1进口端实验液体的注入量；在实施例中，高压注液泵32输出的设定压力的实验液体，经注水流量计33注入填砂管1的进口端，注水流量计33计量注入填砂管1进口端实验液体的注入量，在进行海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验时，作为变量参数。
前述的填砂管1的管壁设置有多个孔眼12，用于砂粒取样，在不取样时需要将孔眼12进行封堵，在一个实施例中，填砂管1还包括：公螺纹短节13，用于封堵孔眼12；在实施例中，公螺纹短节13设置于孔眼12上，在不取样时，公螺纹短节13将孔眼12封堵，放置填砂管1内的实验气体、实验液体、水合物或砂粒等流出，在取样时，将公螺纹短节13取下，实验人员从孔眼12内进行砂砾取样。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，在一个实施例中，前述的出水计量装置包括：电子天平6和烧杯61，烧杯61设置于电子天平6之上，液气分离器5出水端连接烧杯61；烧杯61，用于盛装实验液体；电子天平6，用于计量液气分离器5出水端产出实验液体的产水量。前述的液气分离器5的出水端连接出水计量装置，实施例中，液气分离器5的出水端连接烧杯61，将分离出的实验液体输出至烧杯61，烧杯61设置于电子天平6之上，接收液气分离器5的出水端输出的实验液体，烧杯上标有刻度，可以计量实验液体的体积；电子天平计量实验液体的重量；在计量实验液体的重量时，可以先记录烧杯的净重量，在烧杯接收到实验液体时，计量烧杯和实验液体的总重量，最后，将烧杯和实验液体的总重量减去烧杯的净重量，可以得出实验液体的重量。通过烧杯61和电子天平6，可以计量液气分离器5出水端产出实验液体的产水量，该产水量包括实验液体的体积和重量。
为了检测填砂管1内的压力，在一个实施例中，本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置还包括压力传感器14，连接填砂管1进口端的孔眼12，用于检测注入填砂管1进口端实验气体和实验液体的压力。实施例中，压力传感器14连接至填砂管1进口端的孔眼12，检测填砂管1内的压力，优选的检测注入填砂管1进口端实验气体和实验液体的压力，以便于能够更好的控制水合物生成过程所需要的压力；压力传感器14检测的压力值与回压阀门4控制的压力值构成正向反馈，使得回压阀门4能够更加精准的控制水合物的分解速度。
为了检测填砂管1内的温度，在一个实施例中，本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置还包括度传感器15，连接填砂管1进口端的孔眼12，用于检测注入填砂管1进口端实验气体和实验液体的温度，以便于能够更好的控制水合物生成和分解过程所需要的温度。
在实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置时，在一个实施例中，前述的填砂管1、回压阀门4、液气分离器5、出气计量装置和出水计量装置设置于低温箱8内部，用于控制海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验处于设定低温下，完成水合物进行等温降压的分解过程。
为了检测低温箱的温度，在一个实施例中，本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置还包括温度计9，设置于低温箱8内部，用于检测水合物分解时的环境温度；温度计9可以是转动式温度计、半导体温度计、热电偶温度计、液晶温度计、数字温度计或水银温度计，能够准确检测低温箱内的温度，反馈水合物合成与分解时的环境温度。
为了防止堵塞填砂管1的出口端，在一个实施例中，本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置还包括防砂网16，设置于填砂管1的出口端，用于防止砂粒11堵塞实验气体和实验液体的流通。在实施例中，在填砂管1的出口端设置目数大于填砂管1内砂粒的防砂网16，防止填砂管1内的砂粒在运移时堵塞出口端，从而堵塞实验气体和实验液体的流出通道。
前述的连接液气分离器5的出气端的气计量装置，在实施例中，可以包括出气流量计7，用于检测液气分离器5的出气端输出实验气体的产气量。
本发明实施例中还提供了一种利用上述海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法，如下面的实施例所述。由于该实验方法解决问题的原理与一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置相似，因此该实验方法的实施可以参见一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实施，重复之处不再赘述。
如图2本发明实施例利用一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法示意图所示，本发明实施例还提供一种利用上述海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法，包括：
步骤201：将注气装置和注水装置连接填砂管1的进口端，将填砂管1的出口端经回压阀门4连接液气分离器5，将液气分离器5的出气端连接出气计量装置，将液气分离器5的出水端连接出水计量装置，完成海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的连接；
步骤202：根据连接完成的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，进行砂粒横向运移规律测试，确定砂粒横向运移规律测试结果；其中，砂粒横向运移规律测试，至少包括：粒度、孔喉影响测试，压降影响测试，压实度影响测试，温度影响测试；其中，砂粒横向运移规律测试结果，至少包括：粒度、孔喉影响测试结果，压降影响测试结果，压实度影响测试结果，温度影响测试结果；
步骤203：根据砂粒横向运移规律测试结果，确定砂粒横向运移规律的影响因素。
图3为本发明实施例利用一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法的确定砂粒横向运移规律测试结果过程示意图，如图3所示，具体实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法时，在一个实施例中，前述的根据连接完成的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，进行砂粒横向运移规律测试，确定砂粒横向运移规律测试结果，包括：
步骤20201：取设定数量的砂管1，将砂粒11按照设定填砂方式混合，按照设定压实度填入填砂管1；
步骤20202：从填砂管1管壁上设置的孔眼12中取出砂粒11进行初始粒度分析；
步骤20203：注气装置向填砂管1注入实验气体，计量注入实验气体的注入量；
步骤20204：注水装置向填砂管1注入实验液体，计量注入实验液体的注入量；
步骤20205：实验气体和实验液体在砂管1生成水合物；
步骤20206：调节低温箱8的环境温度至设定温度；
步骤20207：调节回压阀门4至设定压力，使水合物开始分解；
步骤20208：液气分离器5将水合物分解的实验液体和实验气体分离；
步骤20209：出气计量装置计量液气分离器5出气端输出实验气体的产气量；
步骤20210：出水计量装置计量液气分离器5出水端输出实验液体的产水量；
步骤20211：再从填砂管1管壁上设置的孔眼12中取出砂粒11进行分解后的粒度分布分析；
步骤20212：根据实验液体的注入量、实验气体的注入量、回压阀门4的设定压力、初始粒度分析、分解后的粒度分布分析、实验气体的产气量、实验液体的产水量和设定温度，绘制砂粒级配曲线，分别确定粒度、孔喉影响测试结果、压降影响测试结果、压实度影响测试结果以及温度影响测试结果。
具体实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法时，在一个实施例中，前述的砂粒横向运移规律测试，还包括：产气量和产水量影响测试；
其中，产气量和产水量影响测试，包括：根据粒度、孔喉影响测试、压降影响测试、压实度影响测试和温度影响测试得到的实验气体的产气量、实验液体的产水量以及砂粒级配曲线，进行对比分析，进行产气量和产水量影响测试，确定产气量和产水量影响测试结果。
具体实施本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法时，在一个实施例中，前述的根据砂粒横向运移规律测试结果，确定砂粒横向运移规律的影响因素，包括：
根据粒度、孔喉影响测试结果、压降影响测试结果、压实度影响测试结果、温度影响测试结果以及产气量和产水量影响测试结果，分析粒度、孔喉道尺寸、压降、压实度、温度、产气量或产水量对砂粒运移的影响规律，确定砂粒横向运移规律的影响因素。
在实施上述海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法，进行海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验时，可以运用前述的变量参数，进行如下5种测试：
测试(1)：粒度、孔喉道尺寸影响测试。
准备取两个填砂管1，分别采用不同的填砂方式混合，筛选出三种粒度的砂粒11，采用三种等质量砂粒均匀混合的填砂方式填满一个填砂管1，得到第一种粒度、孔喉道尺寸的填砂管，采用等质量分层的填砂方式填满另一个填砂管1，得到第二种粒度、孔喉道尺寸的填砂管，两个填砂管1中三种粒度的砂粒质量相同；从填砂管1上的各孔眼12中取出砂粒11进行初始粒度分析；注气装置向填砂管注入实验气体，注水装置向填砂管1注入实验液体，调节低温箱8的环境温度至设定温度，采用低温高压法实验气体和实验液体在砂管1生成水合物，完成水合物的生成，通过注气流量计23计量注入实验气体的注入量(计量注入的甲烷21量)，通过注水流量计33计量注入实验液体的注入量(计量注入的盐水31量)；调节回压阀门4至设定压力，该压力小于水合物的相平衡压力，开始水合物的分解过程，低温箱8温度不变，液气分离器5将水合物分解的实验液体和实验气体分离，出气流量计7和烧杯61计量生成的甲烷21量和盐水31量，分别从填砂管1上的各孔眼12中取出砂粒11进行分解后的粒度分布分析；记录产气量和产水量；根据填砂方式、实验液体的注入量、实验气体的注入量、回压阀门4的设定压力、初始粒度分析、分解后的粒度分布分析、实验气体的产气量、实验液体的产水量和设定温度，绘制两种填砂方式实验前后的砂粒级配曲线，对比得出粒度、孔喉对砂粒运移的影响规律，确定粒度、孔喉影响测试结果。
测试(2)：压降影响测试。
准备取三个填砂管1，筛选出三种粒度的砂粒11，采用等质量分层的压实度方式填满三个填砂管1，三种粒度的砂粒质量相同；分别采用与测试(1)相同的方法完成初始粒度分析和水合物的生成，包括：
从填砂管1上的各孔眼12中取出砂粒11进行初始粒度分析；注气装置向填砂管注入实验气体，注水装置向填砂管1注入实验液体，调节低温箱8的环境温度至设定温度，采用低温高压法实验气体和实验液体在砂管1生成水合物，完成水合物的生成，通过注气流量计23计量注入实验气体的注入量(计量注入的甲烷21量)，通过注水流量计33计量注入实验液体的注入量(计量注入的盐水31量)；调节回压阀门4至设定压力，三个填砂管1设定压力不同，该压力都小于水合物的相平衡压力，开始水合物的分解过程，低温箱8温度不变，液气分离器5将水合物分解的实验液体和实验气体分离，出气流量计7和烧杯61计量生成的甲烷21量和盐水31量，分别从填砂管1上的各孔眼12中取出砂粒11进行分解后的粒度分布分析；记录产气量和产水量；根据实验液体的注入量、实验气体的注入量、回压阀门4的设定的不同压力、初始粒度分析、分解后的粒度分布分析、实验气体的产气量、实验液体的产水量和设定温度，绘制三个填砂管1实验前后的砂粒级配曲线，对比得出压降对砂粒运移的影响规律，确定压降影响测试结果。
测试(3)：压实度影响测试。
准备取三个填砂管1，筛选出三种粒度的砂粒11，采用不同压实度等质量分层方式填满三个填砂管1，三种粒度的砂粒质量相同；分别采用与测试(1)相同的方法完成初始粒度分析和水合物的生成，包括：从填砂管1上的各孔眼12中取出砂粒11进行初始粒度分析；注气装置向填砂管注入实验气体，注水装置向填砂管1注入实验液体，调节低温箱8的环境温度至设定温度，采用低温高压法实验气体和实验液体在砂管1生成水合物，完成水合物的生成，通过注气流量计23计量注入实验气体的注入量(计量注入的甲烷21量)，通过注水流量计33计量注入实验液体的注入量(计量注入的盐水31量)；调节回压阀门4至设定压力，三个填砂管1设定压力相同，该压力小于水合物的相平衡压力，开始水合物的分解过程，低温箱8温度不变，液气分离器5将水合物分解的实验液体和实验气体分离，出气流量计7和烧杯61计量生成的甲烷21量和盐水31量，分别从填砂管1上的各孔眼12中取出砂粒11进行分解后的粒度分布分析；记录产气量和产水量
根据不同压实度、实验液体的注入量、实验气体的注入量、回压阀门4的设定压力、初始粒度分析、分解后的粒度分布分析、实验气体的产气量、实验液体的产水量和设定温度，绘制三个填砂管1实验前后的砂粒级配曲线，对比得出压实对砂粒运移的影响规律，确定压实度影响测试结果。
测试(4)：温度影响测试。
准备取三个填砂管1，筛选出三种粒度的砂粒11，采用相同压实度等质量分层方式填满三个填砂管1，三种粒度的砂粒质量相同；分别采用与测试(1)相同的方法完成初始粒度分析和水合物的生成，包括：
从填砂管1上的各孔眼12中取出砂粒11进行初始粒度分析；注气装置向填砂管注入实验气体，注水装置向填砂管1注入实验液体，调节低温箱8的环境温度至设定温度，采用低温高压法实验气体和实验液体在砂管1生成水合物，完成水合物的生成，通过注气流量计23计量注入实验气体的注入量(计量注入的甲烷21量)，通过注水流量计33计量注入实验液体的注入量(计量注入的盐水31量)；调节回压阀门4至设定压力，三个填砂管1设定压力相同，该压力小于水合物的相平衡压力，开始水合物的分解过程，低温箱8温度不同，液气分离器5将水合物分解的实验液体和实验气体分离，出气流量计7和烧杯61计量生成的甲烷21量和盐水31量，分别从填砂管1上的各孔眼12中取出砂粒11进行分解后的粒度分布分析；记录产气量和产水量；根据不同温度、实验液体的注入量、实验气体的注入量、回压阀门4的设定压力、初始粒度分析、分解后的粒度分布分析、实验气体的产气量、实验液体的产水量和设定温度，绘制三个填砂管1实验前后的砂粒级配曲线，对比得出温度对砂粒运移的影响规律，确定温度影响测试结果。
测试(5)：产气量和产水量影响测试。
综合测试(1)—测试(4)中产气量和产水量及其砂粒级配曲线，对比分析，得出产气量和产水量对砂粒运移的影响规律，主要包括：根据粒度、孔喉影响测试、压降影响测试、压实度影响测试和温度影响测试得到的实验气体的产气量、实验液体的产水量以及砂粒级配曲线，进行对比分析，进行产气量和产水量影响测试，确定产气量和产水量影响测试结果。
综上，本发明实施例提供的一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置和实验方法，实现了海域天然气水合物开采储层砂粒运移机理的实验模拟，能够模拟真实的储层特点和生产实际情况，提高了实验测试的准确性和适用性；本发明实施例提供的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验方法，能够测试砂粒粒度、孔隙喉道尺寸、压降、压实度、温度、水流量等因素对砂粒横向运移规律的影响，解决了水合物开发的实际需求，对于海域天然气水合物开发过程中出砂机理的认识和防砂工艺的制定具有重要制定作用。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，其特征在于，包括：
注气装置，注水装置，填砂管(1)，回压阀门(4)，液气分离器(5)，出气计量装置，出水计量装置，低温箱(8)；
注气装置和注水装置连接填砂管(1)的进口端，填砂管(1)的出口端经回压阀门(4)连接液气分离器(5)，液气分离器(5)的出气端连接出气计量装置，液气分离器(5)的出水端连接出水计量装置；
注气装置，用于向填砂管(1)注入实验气体，计量注入实验气体的注入量；
注水装置，用于向填砂管(1)注入实验液体，计量注入实验液体的注入量；
填砂管(1)内部装有砂粒(11)，用于进行水合物的生成和分解，填砂管(1)的管壁设置有多个孔眼(12)，用于砂粒取样；
回压阀门(4)，用于调节填砂管(1)出口端的压力，控制水合物的分解速度；
液气分离器(5)，用于将填砂管(1)出口端输出实验液体和实验气体分离；
出气计量装置，用于计量液气分离器(5)出气端输出实验气体的产气量；
出水计量装置，用于计量液气分离器(5)出水端输出实验液体的产水量；
低温箱(8)，用于控制水合物分解时的环境温度。
2.如权利要求1所述的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，其特征在于，填砂管(1)还包括：公螺纹短节(13)，用于封堵孔眼(12)。
3.如权利要求1所述的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，其特征在于，填砂管(1)、回压阀门(4)、液气分离器(5)、出气计量装置和出水计量装置设置于低温箱(8)内部。
4.如权利要求1所述的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，其特征在于，还包括温度计(9)，设置于低温箱(8)内部，用于检测水合物分解时的环境温度。
5.如权利要求1所述的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，其特征在于，还包括：防砂网(16)，设置于填砂管(1)的出口端，用于防止砂粒(11)堵塞实验气体和实验液体的流通。
6.如权利要求1所述的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，其特征在于，出气计量装置包括：出气流量计(7)。
7.一种利用权利要求1-6任一所述海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法，其特征在于，包括：
将注气装置和注水装置连接填砂管(1)的进口端，将填砂管(1)的出口端经回压阀门(4)连接液气分离器(5)，将液气分离器(5)的出气端连接出气计量装置，将液气分离器(5)的出水端连接出水计量装置，完成海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的连接；
根据连接完成的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，进行砂粒横向运移规律测试，确定砂粒横向运移规律测试结果；其中，砂粒横向运移规律测试，至少包括：粒度、孔喉影响测试，压降影响测试，压实度影响测试，温度影响测试；其中，砂粒横向运移规律测试结果，至少包括：粒度、孔喉影响测试结果，压降影响测试结果，压实度影响测试结果，温度影响测试结果；
根据砂粒横向运移规律测试结果，确定砂粒横向运移规律的影响因素。
8.如权利要求7所述的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法，其特征在于，根据连接完成的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置，进行砂粒横向运移规律测试，确定砂粒横向运移规律测试结果，包括：
取设定数量的砂管(1)，将砂粒(11)按照设定填砂方式混合，按照设定压实度填入填砂管(1)；
从填砂管(1)管壁上设置的孔眼(12)中取出砂粒(11)进行初始粒度分析；
注气装置向填砂管(1)注入实验气体，计量注入实验气体的注入量；
注水装置向填砂管(1)注入实验液体，计量注入实验液体的注入量；
实验气体和实验液体在砂管(1)生成水合物；
调节低温箱(8)的环境温度至设定温度；
调节回压阀门(4)至设定压力，使水合物开始分解；
液气分离器(5)将水合物分解的实验液体和实验气体分离；
出气计量装置计量液气分离器(5)出气端输出实验气体的产气量；
出水计量装置计量液气分离器(5)出水端输出实验液体的产水量；
再从填砂管(1)管壁上设置的孔眼(12)中取出砂粒(11)进行分解后的粒度分布分析；
根据实验液体的注入量、实验气体的注入量、回压阀门(4)的设定压力、初始粒度分析、分解后的粒度分布分析、实验气体的产气量、实验液体的产水量和设定温度，绘制砂粒级配曲线，分别确定粒度、孔喉影响测试结果、压降影响测试结果、压实度影响测试结果以及温度影响测试结果。
9.如权利要求8所述的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法，其特征在于，砂粒横向运移规律测试，还包括：产气量和产水量影响测试；
其中，产气量和产水量影响测试，包括：根据粒度、孔喉影响测试、压降影响测试、压实度影响测试和温度影响测试得到的实验气体的产气量、实验液体的产水量以及砂粒级配曲线，进行对比分析，进行产气量和产水量影响测试，确定产气量和产水量影响测试结果。
10.如权利要求8所述的海域天然气水合物开采储层砂粒运移实验装置的实验方法，其特征在于，根据砂粒横向运移规律测试结果，确定砂粒横向运移规律的影响因素，包括：
根据粒度、孔喉影响测试结果、压降影响测试结果、压实度影响测试结果、温度影响测试结果以及产气量和产水量影响测试结果，分析粒度、孔喉道尺寸、压降、压实度、温度、产气量或产水量对砂粒运移的影响规律，确定砂粒横向运移规律的影响因素。
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