技術領域

本發明屬于天然氣開發領域，具體地，涉及一種監測不同鉆采方法下水合物分解區域的裝置與方法，可模擬注熱開采、降壓開采以及CO₂置換開采等三種鉆采水合物的方法，并通過監測分析其電阻抗、溫度、壓力、圖像數據，判斷不同區域水合物分解情況，從而評價、優化不同鉆采方法。

背景技術

天然氣水合物是一種未來清潔新能源，主要由甲烷和水組成，廣泛分布在東、西太平洋和大西洋西部邊緣。其巨大的儲量、燃后較小的污染，吸引了各國能源領域專家的注意。由于海洋開采比陸地開采困難許多，天然氣水合物至今仍大量儲存在海底和永久凍土層內。

開采天然氣水合物存在著諸多風險，一旦發生井噴事故，可能會導致海嘯、海底滑坡、海水毒化等災害。另外，天然氣水合物的存在，可能會使海床失穩，從而引發大規模的海底泥流，對海底管道和通訊電纜有嚴重的破壞作用。如果地震中海底地層斷裂，天然氣水合物分解產生的氣體噴出海面，或是在海水表層形成大量的易燃氣泡，更會對過往的船舶甚至低空航行的飛機造成威脅。因此，在開采天然氣水合物的時候，需要謹慎地回避風險事故。

目前已經提出的開采天然氣水合物的方法有三種：熱解法、降壓法以及置換法。熱解法是利用天然氣水合物在加溫時易分解的特性，通過注熱的方式分解出甲烷蒸汽來。降壓法則是利用天然氣水合物在降壓時易分解的特性。然而由于海底的多孔介質并不集中，而是較為均勻地分布，分解出來的天然氣不易收集，如何布置管道并高效收集是該技術需要解決的問題。置換法較常使用CO₂氣體。由于CO₂形成水合物的能力強于CH₄，在大量注入的情況下，有可能將天然氣水合物中的CH₄置換出，達到開采的目的。如何在開采的過程中，設置合理的溫度、壓力參數范圍，避免事故的發生，是實際生產中需要解決的問題。

針對上述情況，有必要在室內設計一套能夠模擬鉆井和開發水合物層方法，同時對開采過程中的地層參數進行監測分析的裝置，以優選不同環境下天然氣水合物的開采方法，預測評估實際生產中可能存在的問題與風險。

發明內容

為對鉆井過程和已有的天然氣開采技術分析評價，本發明提供一種監測不同鉆采方法下水合物分解區域的裝置及方法，用于模擬鉆井過程、熱解法、降壓法以及置換法，并監測鉆采過程中水合物分解區域的裝置與方法，為深水勘探開發中開采天然氣水合物的實踐應用提供基礎。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

監測不同鉆采方法下水合物分解區域的裝置，包括：反應單元、輔助單元和測定單元；反應單元模擬水合物儲層環境，為水合物的生成與分解提供場所，模擬注熱開采水合物法、降壓開采水合物法以及CO₂置換開采水合物法，同時通過計算水合物分解速率，分析各個區域水合物分解情況，進而評價優化鉆采方法；輔助單元為反應單元提供氣源、液源，并模擬不同的鉆采水合物方法；測定單元用來測量不同鉆采方法下水合物的分解速率。

相對于現有技術，本發明的有益效果如下：可以模擬不同的鉆采水合物法的效果，并優選相應的參數，具體包括：

1、可以模擬降壓法開采水合物，計算開采速率，分析各個區域水合物分解情況，并通過改變相應參數來優化降壓法；

2、可以模擬注熱法開采水合物，計算開采速率，分析各個區域水合物分解情況，并通過改變相應參數來優化注熱法；

3、可以模擬二氧化碳置換甲烷法開采水合物，計算開采速率，分析各個區域水合物分解情況，并通過改變相應參數來優化置換法；

4、可以模擬水合物儲層鉆采過程中水合物層的分解區域，并通過改變相應參數來控制鉆進中的水合物儲層分解。

附圖說明

圖1是監測不同鉆采方法下水合物分解區域的裝置示意圖；

圖2是反應釜102內每一層上電阻抗傳感器的分布示意圖；