一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置及方法，其特征在于，包括水合物反应釜、矿体破碎钻机、监测防治釜、气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、摄像头、抑制剂计量器、控制柜和计算机；水合物反应釜的底部设置有矿体破碎钻机；水合物反应釜的下部通过第一阀门连接监测防治釜的进口；水合物反应釜的中部出口处依次设置有第二阀门、气相流量计和液相流量计；水合物反应釜的上部设置有第一压力传感器和第一温度传感器；监测防治釜内设置有摄像头、抑制剂计量器、第二压力传感器和第二温度传感器，本发明专利技术可以广泛应用于海洋天然气水合物钻采领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置及方法
本专利技术是关于一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置及方法，属于海洋天然气水合物钻采领域。
技术介绍
天然气水合物资源量极为丰富，主要分布在陆地永久冻土带和陆缘外围的海底沉积物中，其中，海洋天然气水合物资源量约为陆地冻土带的100倍以上。海底浅表层的天然气水合物由于处于海底原始温度和压力环境下，保持较为稳定的状态。然而，随着海洋油气钻采的发展，世界上已经实施的水合物试采均在成岩水合物矿体中进行，且当破碎的水合物颗粒进入井筒中时，随着压力、温度发生改变进而影响水合物颗粒的稳定状态，对钻采施工安全造成最大威胁。另一方面，水合物层岩屑颗粒与常规海洋钻井过程中的岩屑颗粒不同，固态流化钻采过程中的水合物岩屑颗粒会影响水合物矿体结构的变化，其在环空中随钻井液的上返过程，会由于温度、压力的变化引起管线内的天然气水合物固体发生改变，而整个井筒内的气液固多相流动会进一步影响天然气水合物分解，进而会影响井筒内流动参数的变化以及海洋钻井安全施工，并造成一系列严重危险事故的问题。因此，为开展海洋天然气水合物最大化地安全钻采及科学研究，迫切需要一种钻采天然气水合物二次生成监测实验装置，能够在深海钻采过程中识别井筒内天然气水合物的稳定状态以及水合物固体是否堵塞管道。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够在深海钻采过程中识别井筒内天然气水合物稳定状态的钻采天然气水合物监测二次生成实验装置及方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置，包括水合物反应釜、矿体破碎钻机、监测防治釜、气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、摄像头、抑制剂计量器、控制柜和计算机；所述水合物反应釜的底部设置有用于将所述水合物反应釜内的水合物样品分解为气相和液相的所述矿体破碎钻机；所述水合物反应釜的下部通过第一阀门连接所述监测防治釜的进口；所述水合物反应釜的中部出口处依次设置有第二阀门、所述气相流量计和液相流量计，所述气相流量计用于测量水合物样品分解出的气相流量，所述液相流量计用于测量水合物分解出的液相流量；所述水合物反应釜的上部设置有所述第一压力传感器和第一温度传感器，所述第一压力传感器用于实时采集所述水合物反应釜内的压力，所述第一温度传感器用于实时采集所述水合物反应釜内的温度；所述监测防治釜内设置有所述摄像头、抑制剂计量器、第二压力传感器和第二温度传感器，所述摄像头用于实时采集所述监测防治釜内的图像，所述抑制剂计量器用于向所述监测防治釜内加入抑制剂，所述第二压力传感器用于实时采集所述监测防治釜内的压力，所述第二温度传感器用于实时采集所述监测防治釜内的温度；所述计算机分别电连接所述气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、摄像头、抑制剂计量器和控制柜，所述控制柜还电连接所述矿体破碎钻机。进一步，所述水合物反应釜的下部通过可开式接头连接经所述第一阀门所述监测防治釜的进口。进一步，所述可开式接头与所述监测防治釜进口之间的管道采用承压能力为1MPa的蓝宝石玻璃材质。进一步，所述计算机内设置有抑制剂注入控制模块、破碎钻机控制模块、流量确定模块和水合物生成监测模块；所述抑制剂注入控制模块用于根据所述第二压力传感器和第二温度传感器采集的压力和温度以及预先记录的压力值和温度值，控制所述抑制剂计量器的开启或关闭；所述破碎钻机控制模块用于通过所述控制柜控制所述矿体破碎钻机的开启或关闭；所述流量确定模块用于根据所述气相流量计和液相流量计测量的气相流量和液相流量，确定所述水合物反应釜内水合物样品分解出的气相流量和液相流量以及分解速率；所述水合物生成监测模块用于根据所述摄像头采集的图像数据，观察所述监测防治釜内是否有水合物生成，以及根据所述第一压力传感器和第一温度传感器采集的压力和温度，确定所述水合物反应釜内的水合物样品是否完全分解。进一步，所述高清摄像头和抑制剂计量器固定设置在所述监测防治釜的上部，所述第二压力传感器和第二温度传感器固定设置在所述监测防治釜的下部。进一步，所述摄像头为高清摄像头，所述高清摄像头的分辨率为5472×3648。一种钻采天然气水合物监测二次生成实验方法，包括以下步骤：1)关闭第一阀门和第二阀门，将水合物样品放入水合物反应釜内；2)开启计算机和控制柜，计算机通过控制柜控制水合物反应釜内的矿体破碎钻机启动，将水合物反应釜内的水合物样品分解为气相和液相；3)第一压力传感器和第一温度传感器实时采集水合物反应釜内的压力和温度，当第一压力传感器和第一温度传感器实时采集的压力和温度的变化范围在预先设定的变化范围内时，打开第一阀门和第二阀门；4)气相流量计测量流出气液出口的水合物样品分解出的气相流量，液相流量计测量流出气液出口的水合物分解时产出的水蒸气流量；5)水合物反应釜内破碎的水合物浆体进入监测防治釜；6)第二压力传感器和第二温度传感器实时采集监测防治釜内的压力和温度，当第二温度传感器采集的温度高于预先记录的温度值且第二压力传感器采集的压力低于预先记录的压力值时，计算机控制抑制剂计量器向监测防治釜内加入定量的抑制剂；7)通过监测防治釜内的摄像头实时观察水合物浆体的运移和聚集过程以及监测防治釜内是否有水合物生成。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术由于在监测防治釜内设置压力传感器、温度传感器和抑制剂计量器，当进入监测防治釜内的水合物固体达到生成条件时，控制抑制剂计量器自动加入适量抑制剂防止水合物二次生成，堵塞管线，能够在深海钻采过程中识别井筒内天然气水合物的稳定状态以及水合物固体是否堵塞管道，为后期海洋天然气水合物钻采过程中天然气水合物颗粒二次生成提供理论和实验基础。2、本专利技术由于在水合物反应釜内设置压力传感器和温度传感器，能够快速监测水合物反应釜内水合物样品的稳定状态，由于设置有气相流量计和液相流量计，能够确定水合物反应釜内水合物样品的含气率和分解速率。3、本专利技术由于在监测防治釜内设置高清摄像头，能够观察水合物浆体的运移和聚集过程。4、本专利技术对气液混输等多相管流水合物的生成具有抑制作用，且能够快速监测水合物的含气率，同时抑制在钻采过程中水合物的再次生成以及造成管线的堵塞，结构简单、性能可靠且操作方便，可以广泛应用于海洋天然气水合物钻采领域中。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中在监测防治釜内加入抑制剂后的压力温度示意图。具体实施方式以下结合附图来对本专利技术进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本专利技术，它们不应该理解成对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。如图1所示，本专利技术提供的钻采天然气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置，其特征在于，包括水合物反应釜、矿体破碎钻机、监测防治釜、气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、摄像头、抑制剂计量器、控制柜和计算机；/n所述水合物反应釜的底部设置有用于将所述水合物反应釜内的水合物样品分解为气相和液相的所述矿体破碎钻机；所述水合物反应釜的下部通过第一阀门连接所述监测防治釜的进口；所述水合物反应釜的中部出口处依次设置有第二阀门、所述气相流量计和液相流量计，所述气相流量计用于测量水合物样品分解出的气相流量，所述液相流量计用于测量水合物分解出的液相流量；所述水合物反应釜的上部设置有所述第一压力传感器和第一温度传感器，所述第一压力传感器用于实时采集所述水合物反应釜内的压力，所述第一温度传感器用于实时采集所述水合物反应釜内的温度；/n所述监测防治釜内设置有所述摄像头、抑制剂计量器、第二压力传感器和第二温度传感器，所述摄像头用于实时采集所述监测防治釜内的图像，所述抑制剂计量器用于向所述监测防治釜内加入抑制剂，所述第二压力传感器用于实时采集所述监测防治釜内的压力，所述第二温度传感器用于实时采集所述监测防治釜内的温度；/n所述计算机分别电连接所述气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、高清摄像头、抑制剂计量器和控制柜，所述控制柜还电连接所述矿体破碎钻机。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置，其特征在于，包括水合物反应釜、矿体破碎钻机、监测防治釜、气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、摄像头、抑制剂计量器、控制柜和计算机；
所述水合物反应釜的底部设置有用于将所述水合物反应釜内的水合物样品分解为气相和液相的所述矿体破碎钻机；所述水合物反应釜的下部通过第一阀门连接所述监测防治釜的进口；所述水合物反应釜的中部出口处依次设置有第二阀门、所述气相流量计和液相流量计，所述气相流量计用于测量水合物样品分解出的气相流量，所述液相流量计用于测量水合物分解出的液相流量；所述水合物反应釜的上部设置有所述第一压力传感器和第一温度传感器，所述第一压力传感器用于实时采集所述水合物反应釜内的压力，所述第一温度传感器用于实时采集所述水合物反应釜内的温度；
所述监测防治釜内设置有所述摄像头、抑制剂计量器、第二压力传感器和第二温度传感器，所述摄像头用于实时采集所述监测防治釜内的图像，所述抑制剂计量器用于向所述监测防治釜内加入抑制剂，所述第二压力传感器用于实时采集所述监测防治釜内的压力，所述第二温度传感器用于实时采集所述监测防治釜内的温度；
所述计算机分别电连接所述气相流量计、液相流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、高清摄像头、抑制剂计量器和控制柜，所述控制柜还电连接所述矿体破碎钻机。


2.如权利要求1所述的一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置，其特征在于，所述水合物反应釜的下部通过可开式接头连接经所述第一阀门所述监测防治釜的进口。


3.如权利要求2所述的一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置，其特征在于，所述可开式接头与所述监测防治釜进口之间的管道采用承压能力为1MPa的蓝宝石玻璃材质。


4.如权利要求1所述的一种钻采天然气水合物监测二次生成实验装置，其特征在于，所述计算机内设置有抑制剂注入控制模块、破碎钻机控制模块、流量确定模块和水合物生成监测模块；
所述抑制剂注入控制模块用于根据所述第二压力传感器和第二温度传感器采集的压力和温度以及预先记录的压力值和温度值，控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，魏纳，郑利军，谢翠英，姚海元，庞维新，王君傲，陈海宏，李焱，李海涛，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油研究总院有限责任公司，西南石油大学，
类型：发明
国别省市：北京;11