一种天然气水合物井中加热模拟实验装置，实验装置包括井中加热模拟系统、供气系统、供水系统、环境温度控制系统、监控系统、数据采集处理系统。井中加热模拟系统用于对模拟地层进行加热，供气系统用于向模拟地层供应气体，供水系统用于向模拟地层供应液体，环境温度控制系统用于控制实验过程中的环境温度和注入流体的温度，监控系统系统用于监控实验装置内的温度、压力以及流量的变化，数据采集处理系统用于收集处理监控系统的监控的数据。本实用新型专利技术能模拟接近真实的地层条件来研究不同气水产出比、井孔产水量以及加热功率对加热器加热效果的影响，通过设置一定工况下的加热功率来避免加热器加热范围内二次水合物的形成，以提高开采效率。
A kind of heating simulation experimental device in gas hydrate well
【技术实现步骤摘要】
一种天然气水合物井中加热模拟实验装置
本技术属于天然气水合物开采领域，具体涉及一种天然气水合物井中加热模拟实验装置。
技术介绍
随着全球经济的发展，人们对能源的需求量越来越大，石油、煤炭等常规能源日渐枯竭，天然气水合物因其污染小、高热值、高储量等优点而被视为未来最具有潜力的能源之一，天然气水合物是一种由天然气(以甲烷为主)与水分子组成的具有笼型结构的似冰雪状的结晶化合物，广泛分布于海洋沉积物以及大陆永久冻土带。随着越来越多天然气水合物藏的发现，各国对天然气水合物这一非常规能源愈发重视，都在积极对其进行研究以及试采，以期早日进行商业化开采。中国相继在海域和陆域发现了天然气水合物，并于2017年在神狐海域采用降压法成功进行了海域天然气水合物试采。在目前提出的开采天然气水合物的方法中，降压法由于其简单有效且开采成本低，被认为是最具开采潜力的开采方法，在天然气水合物的降压开采过程中，由于天然气水合物的分解是一个吸热过程，天然气水合物分解区域会产生较大的温降，加上焦耳-汤姆逊效应的综合影响，导致在近井段地层已经分解完成的区域重新生成天然气水合物(二次水合物)或孔隙水结冰，阻碍了天然气水合物的分解和流体的运移，降低了储层的渗透率，进而影响天然气水合物的产量。天然气水合物降压开采电加热器井壁辅助加热开采技术是将降压和注热两种方法综合使用，在降压开采的过程中，电加热器通过热传导的方式给井周区域内提供热量，提高周围地层的温度，进而改善天然气水合物的产气。目前对于降压开采井中辅助加热开采的研究相对较少，且大多集中于降压开采井中辅助加热开采对于产气量以及产气速率的研究，对于影响加热器加热效果的研究鲜有。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种天然气水合物井中加热模拟实验装置，能够有效的模拟天然气水合物井中加热过程中的各种工况，并配有温度、压力和流量监控系统以及数据采集处理系统，从而能够对测出加热过程中天然气水合物样品各位置的温度，以研究加热器在各种工况(不同日产水量、加热功率以及气水比)下对于近井段地层的加热范围，得出影响到二次水合物生成位置处的加热功率。为达到上述目的，本技术提供了一种天然气水合物井中加热模拟实验装置，其特征在于，包括：井中加热模拟系统、供气系统、供水系统、环境温度控制系统、监控系统及数据采集处理系统，所述井中加热模拟系统包括反应器、筛网、加热器及加热器固定座，反应器包括反应器筒、反应器基座及反应器盖板，其中反应器筒的底部与反应器基座固定连接，反应器筒的顶部与反应器盖板可拆卸式固定连接，反应器筒的侧壁上自上而下均布有至少三层注入孔，每层注入孔包含相间均匀分布的注气孔与注水孔，反应器基座与加热器固定座通过设置在反应器基座中部的凸台嵌套连接；所述加热器固定座上设置有至少两个呈同心布置的环槽；所述加热器通过环槽安装在加热器固定座上，加热器上自上而下设置有至少三层射流孔洞，在加热器与天然气水合物样品之间设有筛网；所述反应器盖板上安装有排出管，排出管的一端穿过反应器盖板与反应器内部连通，排出管的另一端与气液分离器连接；所述供气系统包括空压机及输气管，空压机通过输气管与注气孔连接，且在输气管上设置有气体增压泵、压力表及控制阀；所述供水系统包括注水泵及输水管，注水泵通过输水管与注水孔连接，且在输水管上设置有压力表、控制阀及液体流量计；所述环境温度控制系统包括恒温槽，恒温槽用来控制实验过程中的环境温度和注入流体温度保持恒定；所述监控系统用于监控所述加热模拟实验装置内的温度、压力以及流量的变化，监控系统包括压力表、温度传感器、液体流量计及气体流量计，其中气体流量计安装在排气管上，排气管与气液分离器连通，压力表、温度传感器、液体流量计及气体流量计分别与无纸记录仪连接；所述数据采集处理系统包括计算机和无纸记录仪，无纸记录仪与计算机连接。优选的，所述反应器筒的底部与反应器基座焊接。优选的，所述反应器筒的顶部与反应器盖板法兰连接。优选的，每层注入孔包含四个注气孔及四个注水孔。进一步，所述加热器为套管式加热器。优选的，每层射流孔洞的数量大于等于四个。通过上述设计方案，本技术可以带来如下有益效果：本技术提出的一种天然气水合物井中加热模拟实验装置，加热模拟实验装置结构简单、操作简便，能模拟接近真实的地层条件，来研究不同气水产出比、井孔产水量以及加热功率对加热器加热效果的影响，加热模拟实验方法是通过设置一定工况下的加热功率来避免加热器加热范围内二次水合物的形成，以提高开采效率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术示意性实施例及其说明用于理解本技术，并不构成本技术的不当限定，在附图中：图1为本技术一种天然气水合物井中加热模拟实验装置的结构示意图。图2为本技术中温度传感器分布图。图中各标记如下：1-反应器筒，2-反应器基座，3-筛网，4-加热器，5-加热器固定座，6-射流孔洞，7-天然气水合物样品，8-注水孔，9-注气孔，10-输水管，11-反应器盖板，12-温度传感器，13-排出管，14-控制阀，15-空压机，16-气体增压泵，17-输气管，18-电缆孔，19-排气管，20-液体流量计，21-计算机，22-无纸记录仪，23-气体流量计，24-气液分离器，25-恒温槽，26-注水泵，27-压力表。具体实施方式为了更清楚地说明本技术，下面结合优选实施例和附图对本技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本技术的保护范围。如图1所示，本技术提出了一种天然气水合物井中加热模拟实验装置，包括井中加热模拟系统、供气系统、供水系统、环境温度控制系统、监控系统及数据采集处理系统，所述井中加热模拟系统用于对模拟地层进行加热，井中加热模拟系统包括反应器、筛网3、加热器4及加热器固定座5，反应器包括反应器筒1、反应器基座2及反应器盖板11，其中反应器筒1的底部与反应器基座2焊接，反应器筒1的顶部与反应器盖板11法兰连接，反应器筒1的侧壁上自上而下均布有三层注入孔，每层注入孔包含四个注气孔9与四个注水孔8，且注气孔9与注水孔8相间均匀分布，反应器基座2与加热器固定座5通过设置在反应器基座2中部的凸台嵌套连接；所述加热器固定座5上设置有至少两个呈同心布置的环槽；所述加热器4通过环槽安装在加热器固定座5上；在所述加热器4上自上而下设置有至少三层射流孔洞6，以模拟套管壁射流孔，每层射流孔洞6的数量大于等于四个，加热器4与天然气水合物样品7之间设有一层致密的筛网3，加热器4为套管式加热器；所述反应器盖板11上安装有排出管13，排出管13的一端穿过反应器盖板11与反应器内部连通，排出管13的另一端与气液分离器24连接。所述供气系统用于向模拟地层供应气体，供气系统包括空压机15及输气管17，空压机15通过输气管17与注气孔9连接，且在输气本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种天然气水合物井中加热模拟实验装置，其特征在于，包括：井中加热模拟系统、供气系统、供水系统、环境温度控制系统、监控系统及数据采集处理系统，所述井中加热模拟系统包括反应器、筛网(3)、加热器(4)及加热器固定座(5)，反应器包括反应器筒(1)、反应器基座(2)及反应器盖板(11)，其中反应器筒(1)的底部与反应器基座(2)固定连接，反应器筒(1)的顶部与反应器盖板(11)可拆卸式固定连接，反应器筒(1)的侧壁上自上而下均布有至少三层注入孔，每层注入孔包含相间均匀分布的注气孔(9)与注水孔(8)，反应器基座(2)与加热器固定座(5)通过设置在反应器基座(2)中部的凸台嵌套连接；所述加热器固定座(5)上设置有至少两个呈同心布置的环槽；所述加热器(4)通过环槽安装在加热器固定座(5)上，加热器(4)上自上而下设置有至少三层射流孔洞(6)，在加热器(4)与天然气水合物样品(7)之间设有筛网(3)；所述反应器盖板(11)上安装有排出管(13)，排出管(13)的一端穿过反应器盖板(11)与反应器内部连通，排出管(13)的另一端与气液分离器(24)连接；/n所述供气系统包括空压机(15)及输气管(17)，空压机(15)通过输气管(17)与注气孔(9)连接，且在输气管(17)上设置有气体增压泵(16)、压力表(27)及控制阀(14)；/n所述供水系统包括注水泵(26)及输水管(10)，注水泵(26)通过输水管(10)与注水孔(8)连接，且在输水管(10)上设置有压力表(27)、控制阀(14)及液体流量计(20)；/n所述环境温度控制系统包括恒温槽(25)，恒温槽(25)用来控制实验过程中的环境温度和注入流体温度保持恒定；/n所述监控系统用于监控所述加热模拟实验装置内的温度、压力以及流量的变化，监控系统包括压力表(27)、温度传感器(12)、液体流量计(20)及气体流量计(23)，其中气体流量计(23)安装在排气管(19)上，排气管(19)与气液分离器(24)连通，压力表(27)、温度传感器(12)、液体流量计(20)及气体流量计(23)分别与无纸记录仪(22)连接；/n所述数据采集处理系统包括计算机(21)和无纸记录仪(22)，无纸记录仪(22)与计算机(21)连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物井中加热模拟实验装置，其特征在于，包括：井中加热模拟系统、供气系统、供水系统、环境温度控制系统、监控系统及数据采集处理系统，所述井中加热模拟系统包括反应器、筛网(3)、加热器(4)及加热器固定座(5)，反应器包括反应器筒(1)、反应器基座(2)及反应器盖板(11)，其中反应器筒(1)的底部与反应器基座(2)固定连接，反应器筒(1)的顶部与反应器盖板(11)可拆卸式固定连接，反应器筒(1)的侧壁上自上而下均布有至少三层注入孔，每层注入孔包含相间均匀分布的注气孔(9)与注水孔(8)，反应器基座(2)与加热器固定座(5)通过设置在反应器基座(2)中部的凸台嵌套连接；所述加热器固定座(5)上设置有至少两个呈同心布置的环槽；所述加热器(4)通过环槽安装在加热器固定座(5)上，加热器(4)上自上而下设置有至少三层射流孔洞(6)，在加热器(4)与天然气水合物样品(7)之间设有筛网(3)；所述反应器盖板(11)上安装有排出管(13)，排出管(13)的一端穿过反应器盖板(11)与反应器内部连通，排出管(13)的另一端与气液分离器(24)连接；
所述供气系统包括空压机(15)及输气管(17)，空压机(15)通过输气管(17)与注气孔(9)连接，且在输气管(17)上设置有气体增压泵(16)、压力表(27)及控制阀(14)；
所述供水系统包括注水泵(26)及输水管(10)，注水泵(26)通过输水管(10)与注水孔(8)连接，且在输水管(10)上设置有压力表(27)、控制阀(14)及...
【专利技术属性】
技术研发人员：康家浩，郭威，贾瑞，李胜利，王元，李冰，杨翔，李思潭，郭博，郭天鑫，邱俊豪，王耀田，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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