本實(shí)用新型涉及天然氣水合物鉆井技術(shù)領(lǐng)域的一種模擬天然氣水合物地層出砂對(duì)環(huán)空影響的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

天然氣水合物是一種由天然氣和水在低溫高壓條件下形成的一種外觀像冰但晶體結(jié)構(gòu)卻與冰不同的疏松結(jié)晶化合物。在天然氣水合物開采過程中，由于天然氣水合物的分解會(huì)造成水合物顆粒與地層巖石顆粒之間的膠結(jié)和骨架支撐作用被破壞，最終可能面臨嚴(yán)重的出砂問題。由于天然氣水合物開采過程中的出砂問題伴隨著地層的滲流場、壓力場和溫度場等的變化是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其問題解決難度比較大，目前專門針對(duì)天然氣水合物開采過程中出砂問題的報(bào)道還比較少。因此，研究天然氣水合物開采過程中的防砂問題對(duì)我國經(jīng)濟(jì)高效開采深海天然氣水合物資金具有重要意義；若能發(fā)明一種模擬天然氣水合物地層出砂方面的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行出砂后環(huán)空變化情況實(shí)驗(yàn)研究，這將對(duì)現(xiàn)場實(shí)際開采具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是：提供了一種模擬天然氣水合物地層出砂對(duì)環(huán)空影響的實(shí)驗(yàn)裝置。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型一種模擬天然氣水合物地層出砂對(duì)環(huán)空影響的實(shí)驗(yàn)裝置，主要由計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)、壓力傳感器、套管接頭、混合物進(jìn)口、尼龍漏斗、球閥、液體流量計(jì)、水泵、貯水槽、三相分離器、混合物出口、內(nèi)管、外管、電加熱干燥器、砂巖A、尼龍收集桶、砂收集桶、鉆頭、矩形箱體、砂巖B、氣體出口、氣體流量計(jì)、電磁式空氣泵和高速攝像機(jī)組成。貯水槽依次與水泵、液體流量計(jì)、球閥和尼龍漏斗相連，電磁式空氣泵依次與氣體流量計(jì)和球閥相連，外管上部設(shè)有混合物進(jìn)口、套管接頭和壓力傳感器，下部設(shè)有砂巖A、鉆頭、矩形箱體、砂巖B和氣體出口。砂巖A和砂巖B為兩塊孔隙度相同的砂巖，套管接頭采用可打開式設(shè)計(jì)，矩形箱體與外管采用螺紋連接；內(nèi)管和外管均采用透明PC管組成，承壓1MPa；實(shí)驗(yàn)過程中所使用的尼龍顆粒為3mm。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中貯水槽內(nèi)的水模擬鉆井液，尼龍顆粒模擬天然氣水合物顆粒，電磁式空氣泵輸出的氣體模擬天然氣水合物分解出的氣體，砂巖A被流體沖刷出的砂顆粒模擬鉆井液在環(huán)空上返過程中地層出砂，砂巖B被流體沖刷出的砂顆粒模擬鉆頭在鉆進(jìn)過程。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，模擬效果好，能很好的模擬天然氣水合物地層出砂對(duì)環(huán)空影響的過程，實(shí)驗(yàn)過程對(duì)水和尼龍顆粒進(jìn)行重新回收利用節(jié)約資源。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種模擬天然氣水合物地層出砂對(duì)環(huán)空影響的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中矩形箱體的俯視圖。

圖中：1.計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，2.壓力傳感器，3.套管接頭，4.混合物進(jìn)口，5.尼龍漏斗，6.球閥，7.液體流量計(jì)，8.水泵，9.貯水槽，10.三相分離器，11.混合物出口，12.內(nèi)管，13.外管，14.電加熱干燥器，15.砂巖A，16.尼龍收集桶，17.砂收集桶，18.鉆頭，19.矩形箱體，20.砂巖B，21.氣體出口，22.氣體流量計(jì)，23.電磁式空氣泵，24.高速攝像機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型一種模擬天然氣水合物地層出砂對(duì)環(huán)空影響的實(shí)驗(yàn)裝置，主要由計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)1、壓力傳感器2、套管接頭3、混合物進(jìn)口4、尼龍漏斗5、球閥6、液體流量計(jì)7、水泵8、貯水槽9、三相分離器10、混合物出口11、內(nèi)管12、外管13、電加熱干燥器14、砂巖A15、尼龍收集桶16、砂收集桶17、鉆頭18、矩形箱體19、砂巖B20、氣體出口21、氣體流量計(jì)22、電磁式空氣泵23和高速攝像機(jī)24組成。貯水槽9依次與水泵8、液體流量計(jì)7、球閥6和尼龍漏斗5相連，電磁式空氣泵23依次與氣體流量計(jì)22和球閥相連，外管13上部設(shè)有混合物進(jìn)口4、套管接頭3和壓力傳感器2，下部設(shè)有砂巖A15、鉆頭18、矩形箱體19、砂巖B20和氣體出口21。

如圖1、圖2所示，具體模擬過程為：首先打開電磁式空氣泵23使氣體依次通過氣體流量計(jì)22和球閥后，從氣體出口21流出并進(jìn)入環(huán)空內(nèi)，當(dāng)計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)1內(nèi)顯示的壓力趨于穩(wěn)定后打開水泵8，使水從貯水槽9流出，經(jīng)水泵8加壓、液體流量計(jì)7后與尼龍顆粒一起從混合物進(jìn)口4進(jìn)入內(nèi)管12內(nèi)部，水和尼龍顆粒在內(nèi)管12內(nèi)從上往下流動(dòng)，最終從鉆頭18流出后與氣體一起在環(huán)空往上返，在上返過程中由于水的沖擊和沖刷作用使砂巖A15和砂巖B20被沖刷，砂巖顆粒被沖刷出來，模擬地層出砂過程。尼龍顆粒、水、砂和氣體一起在環(huán)空內(nèi)往上流動(dòng)，最終從混合物出口11流出，進(jìn)入三相分離器10，分離出的氣體直接排入大氣中，分離出的水進(jìn)入貯水槽9進(jìn)行重新回收利用，分離出的固體顆粒進(jìn)入電加熱干燥器14進(jìn)行干燥后分別進(jìn)入尼龍收集桶16和砂收集桶17，尼龍顆粒進(jìn)行重新循環(huán)利用，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M過程結(jié)束。在整個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)過程中通過計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)1可對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的壓力變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，高速攝像機(jī)24對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行拍攝，可清楚的看到整個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)的變化情況。