專利名稱：：模擬天然氣水合物開采的實驗方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種模擬天然氣水合物開采的實驗方法及裝置，通過在多孔介質(zhì)中生成天然氣水合物、采用不同的開采模式進(jìn)行水合物的三維開采模擬，屬于海洋天然氣水合物開采
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：天然氣水合物廣泛分布于大陸島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極低大陸架海洋和深水環(huán)境，每立方米水合物可儲存160-180m3天然氣。目前普遍認(rèn)為，天然氣水合物作為一種清潔、高效的能源將在未來的能源結(jié)構(gòu)中占有重要的地位。天然氣水合物作為一種能源資源的勘探開發(fā)受到了世界各國政府和研究機(jī)構(gòu)的高度重視，有關(guān)天然氣水合物的研究成為近年來科學(xué)工作者研究的熱點。有學(xué)者認(rèn)為地層中天然氣水合物聚集類型分為3種(參見文獻(xiàn)MoridisGJ,TimothySC.Strategiesforgasproductionfromhydrateaccumulationsundervariousgeologicalandreservoirconditions.Proceedings,TOUGHSymposium2003，LawrenceBerkeleyNationalLaboratory,Berkeley,California,May12-14，2003):(i)水合物層上覆在含有自由氣和水的氣藏之上；(ii)水合物上覆在自由水層之上；(iii)底層和蓋層均為非滲透層的水合物層。對第(i)種類型而言，可在開采氣藏的同時開采水合物，是現(xiàn)階段最有望實施開采的水合物儲層。西伯利亞Messoyakha氣田就是此種埋藏類型，大約有36°/。的天然氣產(chǎn)量來源于上覆的水合物層(參見文獻(xiàn)MakogonYF.HydrateofNaturalGas.Tulsa:PennWellPublishingCo,1981)。加拿大西北部地區(qū)Mallik油田、美國阿拉斯加Pmdhoe灣/Kuparuk河區(qū)域以及日本Nankai海槽己進(jìn)行了現(xiàn)場的鉆井和測試，顯示了水合物層下面具有自由氣層的特征。天然氣水合物常規(guī)的開采方法有三種降壓法、注熱法和注化學(xué)劑法。降壓法即降低體系的壓力，使其低于所在溫度下水合物的平衡壓力。一般通過降低水合物層下面的游離氣體的壓力，使與氣體接觸的水合物變得不穩(wěn)定而分解，分解出的氣體由井筒釆出，分解出的水留在地層中。通常降壓開采適合于高滲透率和深度超過700米的水合物氣藏，通過控制天然氣的采出速度可以控制儲層壓力，進(jìn)而控制地層水合物的分解。西伯利亞Messoyakha氣田就曾采用這種方案。注熱法也叫熱激法，即利用鉆探技術(shù)在天然氣水合物穩(wěn)定層中安裝管道，通過熱流體(熱水、水蒸氣、熱鹽水等)將熱量輸入到水合物層，使水合物體系的溫度上升達(dá)到水合物分解所需的溫度。如電磁加熱法、微波加熱法、火驅(qū)法等都是熱激法的延伸。注化學(xué)劑法(注抑制劑法)通過向水合物體系里注入抑制劑(如甲醇、乙醇、乙二醇等)，改變水合物形成的相平衡條件，降低水合物的穩(wěn)定溫度或升高穩(wěn)定壓力，使體系的平衡曲線偏移，導(dǎo)致水合物體系不穩(wěn)定而造成水合物分解。目前廣泛認(rèn)為，采用多種開采方法聯(lián)合開采具有競爭力。Messoyakha氣田就是采用降壓和注抑制劑聯(lián)合開采的方法。探索不同的開采方法、不同的開采模式，對未來天然氣水合物商業(yè)化開采具有借鑒意義。CN101050697A與CN101046146A分別提出了一種天然氣水合物一維、二維開采模擬實驗裝置，然而，這些裝置并不能模擬實際海底沉積物中天然氣水合物與下伏游離氣共生的水合物生成環(huán)境。對于天然氣水合物三維開采過程的研究，當(dāng)前的研究主要是建立數(shù)學(xué)物理模型、采用數(shù)值模擬方法(參見文獻(xiàn)白玉湖，李清平，李相方，杜燕.下伏氣的天然氣水合物藏開采模擬.科學(xué)通報.2008年第53巻第18期2244-2250;左林，由長福.天然氣水合物固定井壓開采過程數(shù)值模擬.清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2008年第48巻第11期)，缺乏有效的實驗?zāi)M手段。另一方面，在進(jìn)行天然氣水合物開采模擬時，水合物樣品對實驗?zāi)M結(jié)果的影響很大(參見文獻(xiàn)Alp，D.;Parlaktuna,M.;Moridis，G.J.，GasproductionbydepressurizationfromhypotheticalClass1GandClass1Whydratereservoirs.EnergyConversionandManagement2007，48,(6),1864-1879.)，其中水合物的飽和度對產(chǎn)氣的影響尤為明顯(參見文獻(xiàn).-MoridisG.J.，C.T.S.,DallimoreS.R.,SatohT.，HancockS.,WeatherillB.(2004).NumericalstudiesofgasproductionfromseveralCH4hydratezonesattheMalliksite,MackenzieDelta,Canada.JournalofPetroleumScience&Engineering,2004,43:219-238.)。因此，在進(jìn)行水合物開采模擬實驗研究之前，合成有代表性的即均勻分布于沉積物中的水合物樣品意義重大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的在于提供一種天然氣水合物開采模擬實驗方法，以實驗手段比較真實地模擬三維條件下天然氣水合物的開采過程。本發(fā)明的另一目的在于提供一種天然氣水合物開采模擬實驗裝置，用于模擬三維條件下天然氣水合物開采過程。一方面，本發(fā)明還提供了一種天然氣水合物開采模擬實驗方法，該方法是通過在多孔介質(zhì)中生成天然氣水合物、然后釆用不同的開采模式進(jìn)行水合物的三維開采模擬。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的天然氣水合物開釆模擬實驗方法主要包括步驟在一反應(yīng)釜內(nèi)生成下伏氣的水合物；其中，所述反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有含水多孔介質(zhì)填充區(qū)，該步驟中是利用一進(jìn)氣系統(tǒng)將實驗氣體從反應(yīng)釜下部引入反應(yīng)器內(nèi)，使實驗氣體自下向上向多孔介質(zhì)填充區(qū)擴(kuò)散，與多孔介質(zhì)填充區(qū)內(nèi)多孔介質(zhì)中的水反應(yīng)生成水合物；采用降壓法、注熱法和/或注化學(xué)劑法，使所生成的水合物分解，并利用一排氣系統(tǒng)將水合物分解產(chǎn)氣排出反應(yīng)釜，從而模擬水合物的開采過程。在利用本發(fā)明的實驗裝置進(jìn)行天然氣水合物開采模擬時，需要預(yù)先在多孔介質(zhì)中生成水合物樣品?？梢愿鶕?jù)所模擬的實際條件，在不同條件下生成水合物樣品。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，為保證水合物生成的均勻性，可以先將多孔介質(zhì)與含水溶液在-1rc左右的環(huán)境中充分冷卻，混合均勻再裝入反應(yīng)釜中內(nèi)，并迅速冷凍至-7-6'C，然后再利用進(jìn)氣系統(tǒng)將實驗氣體引入反應(yīng)器內(nèi)生成水合物。當(dāng)反應(yīng)體系氣相的壓力不再消耗后，水合物生成完全，在反應(yīng)釜中形成水合物與下伏游離氣共存的水合物氣藏。根據(jù)本發(fā)明的一具體實施方案，可在所述反應(yīng)釜內(nèi)安裝多孔隔板，將反應(yīng)釜內(nèi)室分成多孔介質(zhì)填充區(qū)以及在多孔介質(zhì)填充區(qū)下方的游離氣區(qū)域，這樣，所述模擬方法中是利用進(jìn)氣系統(tǒng)將實驗氣體從反應(yīng)釜下部引入反應(yīng)器內(nèi)的游離氣區(qū)域，再向上擴(kuò)散至多孔介質(zhì)填充區(qū)，以在多孔介質(zhì)填充區(qū)形成水合物、模擬水合物沉積層與下伏游離氣共存的形成模式。本發(fā)明中，生成了下伏氣的均勻分布的水合物，即可利用該水合物樣品進(jìn)行不同模式下的分解實驗研究，模擬開采過程。在本發(fā)明的天然氣水合物開釆模擬實驗方法中，可在所述反應(yīng)釜設(shè)有從反應(yīng)釜蓋插入反應(yīng)釜內(nèi)的管道用以模擬注入井和/或產(chǎn)出井，本發(fā)明的方法可以進(jìn)行間歇式單井吞吐開采模擬，也可以進(jìn)行雙井或多井(》3)連續(xù)擴(kuò)張式開采模擬。本發(fā)明的天然氣水合物開采模擬實驗方法，可應(yīng)用于降壓、注熱、注化學(xué)抑制劑單原理天然氣水合物開采模擬實驗的研究，也可以應(yīng)用于多原理天然氣水合物開采模擬實驗的研究，例如進(jìn)行降壓與單井注熱水聯(lián)合開采模擬實驗，或降壓與注熱水+抑制劑的混合聯(lián)合開采模擬實驗等，可以實現(xiàn)產(chǎn)氣速率與能效的最優(yōu)化。在本發(fā)明的一具體的實施方案中，是采用包括降壓的方法使所生成的水合物分解，本發(fā)明的模擬天然氣水合物開采的實驗方法包括步驟在生成水合物后，先慢排氣，優(yōu)選以0.1~0.5L/min(常壓、室溫下的體積流量)的排氣速度從反應(yīng)釜下部排氣以使反應(yīng)釜內(nèi)壓力下降，同時監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)溫度，當(dāng)溫度發(fā)生每秒0.2。C以上的突降時，進(jìn)行快排氣，優(yōu)選將排氣速度調(diào)至3050L/min，使反應(yīng)釜內(nèi)底部壓力降到實驗設(shè)定的分解壓力。在本發(fā)明的另一具體的實施方案中，是采用包括注熱的方法使所生成的水合物分解，本發(fā)明的模擬天然氣水合物開采的實驗方法包括步驟在生成水合物后，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的環(huán)境溫度為實驗設(shè)定的分解溫度，向反應(yīng)釜內(nèi)注熱，并監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)壓力，當(dāng)壓力出現(xiàn)降低時，利用排氣系統(tǒng)將水合物分解產(chǎn)氣排出反應(yīng)釜。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，在所述將水合物分解產(chǎn)氣排出反應(yīng)釜的排氣系統(tǒng)出口設(shè)置背壓閥，以確保實驗過程中水合物的分解能在指定的恒壓下進(jìn)行。另一方面，本發(fā)明還提供了一種實施所述模擬天然氣水合物開采的實驗方法的裝置，該裝置主要包括反應(yīng)釜，該反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有含水多孔介質(zhì)填充區(qū)；進(jìn)氣系統(tǒng)，該進(jìn)氣系統(tǒng)是用以將實驗氣體從反應(yīng)釜下部引入反應(yīng)器內(nèi)，使實驗氣體自下向上向多孔介質(zhì)填充區(qū)擴(kuò)散，與多孔介質(zhì)填充區(qū)內(nèi)多孔介質(zhì)中的水反應(yīng)生成水合物；排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)是用以排出反應(yīng)釜內(nèi)的氣體；具體地說，該排氣系統(tǒng)包括上排氣系統(tǒng)，所述上排氣系統(tǒng)是用以將反應(yīng)釜內(nèi)水合物分解產(chǎn)氣排出反應(yīng)釜，優(yōu)選地，在該上排氣系統(tǒng)的排氣出口設(shè)有背壓閥，以確保實驗過程中水合物的分解能在指定的恒壓下進(jìn)行；本發(fā)明的排氣裝置優(yōu)選還包括下排氣系統(tǒng)，所述下排氣系統(tǒng)是用以將反應(yīng)釜內(nèi)游離氣體從反應(yīng)釜底部排出反應(yīng)釜，該下排氣系統(tǒng)可以是設(shè)置在所述反應(yīng)釜底部的進(jìn)氣系統(tǒng)(可通過調(diào)整氣體流量方向而進(jìn)行排氣或進(jìn)氣操作)，也可以是在所述反應(yīng)釜底部另設(shè)置排氣裝置，可用于快速排出反應(yīng)釜內(nèi)游離氣體。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的天然氣水合物開采模擬實驗裝置還包括低溫浴槽溫控系統(tǒng)和/或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中，所述低溫浴槽溫控系統(tǒng)是用以控制反應(yīng)釜處于所設(shè)定的恒溫狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是用于測量記錄實驗過程中反應(yīng)釜內(nèi)的溫度、壓力等實驗數(shù)據(jù)。具體地，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于測量反應(yīng)釜內(nèi)溫度的溫度傳感器，測量反應(yīng)釜內(nèi)底部壓力、反應(yīng)釜內(nèi)頂部壓力的壓力傳感器，以及測量進(jìn)出反應(yīng)釜流體流量的流量傳感器，還可包括信號采集模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、工控機(jī)及組態(tài)工程軟件等，用于監(jiān)測并記錄實驗過程的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的天然氣水合物開采模擬實驗裝置還包括注熱和/或注化學(xué)劑流體輸送系統(tǒng)，該流體輸送系統(tǒng)是用于自上而下向反應(yīng)釜內(nèi)輸送熱和/或化學(xué)劑流體，以進(jìn)行水合物開采過程中注熱、注化學(xué)劑的模擬。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，所述高壓反應(yīng)釜及其內(nèi)設(shè)置的多孔隔板能耐受一定的溫度和壓力，例如可由不銹鋼材料加工而成。反應(yīng)釜蓋、反應(yīng)釜側(cè)壁和/或反應(yīng)釜底部幵設(shè)一系列穿孔，可用于分別插入感測元件，如溫度傳感器等，對反應(yīng)釜內(nèi)的溫度監(jiān)測。根據(jù)本發(fā)明的更具體的實施方案，在所述反應(yīng)釜蓋的至少一個穿孔中，設(shè)置管道用于模擬注入井和/或產(chǎn)出井，所述產(chǎn)出井井口連接上排氣系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，在反應(yīng)釜內(nèi)還設(shè)置一與反應(yīng)釜內(nèi)徑相同的多孔隔板，將反應(yīng)釜內(nèi)室分成多孔介質(zhì)填充區(qū)與游離氣區(qū)域上、下兩部分，以在多孔介質(zhì)填充區(qū)形成水合物、模擬水合物沉積層與下伏游離氣共存的形成模式。本發(fā)明的天然氣水合物開釆模擬實驗裝置，可以真實模擬海底沉積物中水合物與下伏游離氣共存的形成模式，進(jìn)而模擬水合物開采過程。綜上所述，本發(fā)明提供了一種天然氣水合物三維開采模擬實驗方法及裝置，利用本發(fā)明的方法和裝置，可以三維模擬海底沉積物中天然氣水合物與—''F伏游離氣共生的水合物生成環(huán)境，并且，本發(fā)明還提出了在多孔介質(zhì)中生成均勻水合物樣品的實驗過程，從而可以更接近真實地模擬天然氣水合物生成環(huán)境。與傳統(tǒng)的開采模擬相比，本發(fā)明從一維、二維的開采模擬升級到三維開采模擬，應(yīng)用本發(fā)明的裝置和方法，既能進(jìn)行單原理降壓、注熱、注化學(xué)劑等開采水合物模擬，也可以進(jìn)行多原理聯(lián)合開采水合物模擬，還可以進(jìn)行間歇式吞吐開采和連續(xù)擴(kuò)張式開采實驗?zāi)M，能真實模擬天然氣體水合物藏的開采過程，對于研究天然氣水合物的勘探幵采具有重要意義。圖1為本發(fā)明的天然氣水合物開采模擬實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中符號1、2、3、4、5、6、7、8、9-截止閥；lO-反應(yīng)釜蓋；11-低溫浴槽控制系統(tǒng)；12-反應(yīng)釜；13-多孔介質(zhì)(沉積物)；14-多孔隔板；15-熱電阻》顯度傳感器；16-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；17-計量泵；18-熱水罐；19-抑制劑罐；20-中間罐；21-過濾器；22-背壓閥；23、24-模擬井管道。圖2為顯示天然氣水合物間歇式吞吐開采模式示意圖。圖3為顯示天然氣水合物連續(xù)擴(kuò)張式開采模式示意圖。圖4顯示本發(fā)明具體實施例的天然氣水合物開采模擬實驗裝置中的熱電阻溫度傳感器分布位置。圖5為本發(fā)明實施例1模擬實驗過程中水合物分解百分?jǐn)?shù)隨分解時間的變化曲線圖。圖6為本發(fā)明實施例1模擬實驗過程中在反應(yīng)釜半徑33mm的圓周上，水合物藏溫度沿軸向的分布曲線圖。圖7為本發(fā)明實施例1模擬實驗過程中在反應(yīng)釜半徑66mm的圓周上，水合物藏溫度沿軸向的分布曲線圖。圖8為本發(fā)明實施例1模擬實驗過程中在反應(yīng)釜半徑99mm的圓周上，水合物藏溫度沿軸向的分布曲線圖。圖9為本發(fā)明實施例1模擬實驗過程中在反應(yīng)釜半徑132mm的圓周上，水合物藏溫度沿軸向的分布曲線圖。圖10為本發(fā)明實施例2模擬實驗過程中第一注熱周期壓力、產(chǎn)氣速率隨時間的變化曲線圖。圖11為本發(fā)明實施例2模擬實驗過程中第二注熱周期壓力、產(chǎn)氣速率隨時間的變化曲線圖。圖12為本發(fā)明實施例2模擬實驗過程中在反應(yīng)釜深度為82mm的平面上，各監(jiān)測點溫度隨時間的變化曲線圖。圖13為本發(fā)明實施例2模擬實驗過程中在反應(yīng)釜深度為58mm的平面上，各監(jiān)測點溫度隨時間的變化曲線圖。圖14為本發(fā)明實施例2模擬實驗過程中在反應(yīng)釜深度為34mm的平面上，各監(jiān)測點溫度隨時間的變化曲線圖。圖15為本發(fā)明實施例2模擬實驗過程中在反應(yīng)釜深度為10mm的平面上，各監(jiān)測點溫度隨時間的變化曲線圖。具體實施例方式以下結(jié)合具體實施方式和具體實施例對本發(fā)明做迸一步的詳細(xì)說明，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)和所能產(chǎn)生的有益效果，不能理解為對本發(fā)明實施范圍的任何限定。請參見圖1所示，本發(fā)明提供的一種天然氣水合物開采模擬實驗裝置主要包括反應(yīng)釜12、低溫浴槽控制系統(tǒng)ll、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16、注熱和/或注化學(xué)劑流體輸送系統(tǒng)等部分組成。所述反應(yīng)釜12為本發(fā)明裝置的核心部分，應(yīng)能耐受一定的實驗溫度和壓力，如-2015(TC、30MPa，該反應(yīng)釜12例如可由不銹鋼材料加工而成，其高徑比優(yōu)選為0.2~3，總體積》1L。圖1中所示反應(yīng)釜12內(nèi)設(shè)置有一可拆卸的多孔隔板(如不銹鋼板)14，將反應(yīng)釜內(nèi)室分為上、下兩部分，多孔隔板上部為用于生成水合物的多孔介質(zhì)填充區(qū)，主要用于模擬海底沉積層，下部為游離氣區(qū)域，上、下部分的體積比約為6:1(該比例可適當(dāng)調(diào)整，但應(yīng)保證多孔介質(zhì)填充區(qū)有足夠的空間，為能生成較多的水合物以進(jìn)行開采提供條件)。這樣，通過多孔隔板將水合物沉積層與游離氣分隔開來，可以真實模擬海底沉積物中水合物與下伏游離氣共存的形成模式。利用此水合物藏，能夠比較真實地進(jìn)行水合物開采模擬實驗研究。多孔隔板14還可起到支撐其上的多孔介質(zhì)的作用，多孔隔板的機(jī)械強(qiáng)度可根據(jù)實驗壓力及介質(zhì)重量而定。多孔隔板上均勻開設(shè)多個孔，以方便氣體的流通，本發(fā)明中，根據(jù)多孔介質(zhì)的尺寸及實驗要求，多孔隔板孔直徑優(yōu)選為2.53.5mm，孔間距優(yōu)選為2.53.5mm，更進(jìn)一步，為防止多孔介質(zhì)從多孔隔板孔中漏出，可在多孔隔板14上方鋪設(shè)多孔篩網(wǎng)。在所述反應(yīng)釜12的釜蓋10和反應(yīng)釜12底部，開設(shè)有一系列穿孔，可分別插入溫度傳感器，對反應(yīng)釜12內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測，還可以插入其他探測儀器如電阻、壓力傳感器等；如圖中所示，在所述反應(yīng)釜蓋10上的穿孔中，還設(shè)置有模擬井管道23、24用于模擬注入井和/或產(chǎn)出井。所述低溫浴槽控制系統(tǒng)11主要是控制反應(yīng)釜12處于設(shè)定的恒溫狀態(tài)下，例如可以是空氣浴等。所述進(jìn)氣系統(tǒng)是用以將實驗氣體通過閥門5從反應(yīng)釜12下部引入反應(yīng)器內(nèi)室，使實驗氣體自下向上向多孔介質(zhì)填充區(qū)擴(kuò)散而與多孔介質(zhì)填充區(qū)內(nèi)多孔介質(zhì)中的水反應(yīng)生成水合物；圖中所示反應(yīng)釜12內(nèi)室在多孔介質(zhì)填充區(qū)下設(shè)置有游離氣區(qū)域，所述實驗氣體是被引入該游離區(qū)域然后自游離氣區(qū)域向多孔介質(zhì)填充區(qū)擴(kuò)散，進(jìn)而生成水合物。所述排氣系統(tǒng)是用以將反應(yīng)釜內(nèi)的氣體排出，該排氣系統(tǒng)主要包括兩部分，一部分主要是用于從產(chǎn)出井將模擬幵采過程中水合物分解后的產(chǎn)出氣體排出的上排氣系統(tǒng)，該上排氣系統(tǒng)與模擬井管道23、24連接；另一部分為下排氣系統(tǒng)，主要是用于反應(yīng)釜12內(nèi)底部例如游離氣區(qū)域氣體的排放，以控制反應(yīng)釜12內(nèi)底部壓力，該下排氣系統(tǒng)可包括在所述反應(yīng)釜12底部單獨設(shè)置的快排氣裝置，能通過閥門7將反應(yīng)釜游離氣體快速排出，也可以是利用所述的進(jìn)氣系統(tǒng)的管道，通過閥門5將反應(yīng)釜底部氣體排出。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實施方案，在產(chǎn)出氣體排氣系統(tǒng)出口處還設(shè)置有背壓閥22，以確保反應(yīng)釜12內(nèi)水合物分解在指定的恒壓下進(jìn)行。所述注熱和/或注化學(xué)劑流體輸送系統(tǒng)是用于通過模擬注入井管道23自上而下向反應(yīng)釜內(nèi)輸送熱和/或化學(xué)劑流體，以進(jìn)行水合物開采過程中注熱、注化學(xué)劑的模擬。所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器以及記錄存儲系統(tǒng)，用于測量反應(yīng)釜內(nèi)溫度、測量反應(yīng)釜內(nèi)底部壓力、反應(yīng)釜頂部壓力的壓力，以及測量進(jìn)出反應(yīng)釜流體流量，監(jiān)測并記錄整個實驗過程的數(shù)據(jù)。本發(fā)明中，所述模擬井管道23、24在釜內(nèi)的位置可根據(jù)實驗的需要進(jìn)行調(diào)整，以考察不同深度對產(chǎn)氣的影響。在模擬實驗過程中，如果不需要利用所有的模擬井管道進(jìn)行注熱流體或抑制劑或者采氣，可將多余的模擬井管道取出，釜蓋上的井孔用絲堵堵上。此外，本發(fā)明的模擬三維條件下水合物開采過程的實驗裝置還包括必要的管線(管道、管路)和開關(guān)閥門如圖中截止閥1~9等。利用本發(fā)明的實驗裝置，可以模擬采用降壓法、注熱法和/或注化學(xué)劑法等各種方法開采天然氣水合物的過程。在利用本發(fā)明的實驗裝置進(jìn)行天然氣水合物幵采模擬時，需要預(yù)先在多孔介質(zhì)中生成水合物樣品?？梢愿鶕?jù)所模擬的實際條件，在不同條件下生成水合物樣品。其中，如何使生成的水合物均勻分布是真實模擬水合物開采的重要前提之一，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選具體實施方案，是先將多孔介質(zhì)與含水溶液在-1rC左右的環(huán)境中充分冷卻，混合均勻再裝入反應(yīng)釜12中，并迅速冷凍至-7-6'C(立即調(diào)整低溫浴槽控制系統(tǒng)il的溫度為-7-6°C)，然后利用進(jìn)氣系統(tǒng)通過閥門5將實驗氣體從反應(yīng)釜12下部引入反應(yīng)器內(nèi)室，向上與多孔介質(zhì)填充區(qū)內(nèi)多孔介質(zhì)中的水接觸反應(yīng)生成水合物，以保證水合物生成的分布均勻性。當(dāng)反應(yīng)體系氣相的壓力不再消耗后，水合物生成完全，在反應(yīng)釜中形成水合物與下伏游離氣共存的水合物氣藏。用合成的水合物樣品，進(jìn)行不同模式下的分解實驗研究。利用本發(fā)明可以應(yīng)用于降壓、注熱、注化學(xué)抑制劑單原理天然氣水合物開采模擬實驗的研究。例如，在利用本發(fā)明的實驗裝置模擬采用降壓法進(jìn)行天然氣水合物開采時，首先，在反應(yīng)釜中合成分布較均一的水合物。當(dāng)水合物生成完全后，在反應(yīng)釜中形成水合物與下伏游離氣共存的水合物氣藏。進(jìn)行降壓開采時，可先將背壓閥22設(shè)定到分解壓力，然后進(jìn)行慢排氣(排氣速度約0.10.5L/min)，將壓力緩慢降至高于平衡壓力(可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的計算模型預(yù)估)約0.5MPa，再快排氣(排氣速度最好在3050L/min);也可在慢排氣同時監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)溫度，當(dāng)溫度發(fā)生每秒0.2°(:以上的突降時，進(jìn)行快排氣；通過快排氣將水合物藏的壓力迅速降至設(shè)定的分解壓力，然后關(guān)閉下排氣系統(tǒng)，打開上排氣系統(tǒng)，以將水合物分解產(chǎn)氣從上排氣系統(tǒng)通過背壓閥22排出，同時用流量計L2記錄產(chǎn)氣排出流量，設(shè)定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集周期。當(dāng)流量計L2示數(shù)為零，分解結(jié)束。整個分解過程，低溫浴槽控制系統(tǒng)ll保持恒溫。在利用本發(fā)明的實驗裝置模擬采用注熱和/或注抑制劑法進(jìn)行天然氣水合物開釆時，可以進(jìn)行間歇式單井吞吐開釆模擬實驗，幵采模式請參見圖2所示。在生成水合物后，打開模擬注入井口的閥門4，將一定溫度、一定量的熱水和/或其他的介質(zhì)注入到水合物層中，在注熱過程中，反應(yīng)釜內(nèi)的壓力將會不斷升高，可根據(jù)反應(yīng)釜的壓力適當(dāng)確定每次注熱量，以避免反應(yīng)釜內(nèi)壓力太高而發(fā)生危險；注熱后封閉井口(關(guān)閉井口閥門4)，保持--定時間之后開啟進(jìn)口產(chǎn)氣(可監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)壓力，當(dāng)壓力出現(xiàn)降低時，打開閥門2產(chǎn)氣)，利用排氣系統(tǒng)將水合物分解產(chǎn)氣通過背壓閥22排出，同時流量計L2記錄產(chǎn)氣排出流量，并設(shè)定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集周期。當(dāng)流量計L2示數(shù)為零，分解結(jié)束。整個分解過程，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的環(huán)境溫度為實驗設(shè)定的分解溫度(低溫浴槽保持恒溫)。在利用本發(fā)明的實驗裝置模擬采用注熱和/或注抑制劑法進(jìn)行天然氣水合物開采時，也可以進(jìn)行雙井或多井連續(xù)擴(kuò)張式注熱開采模式實驗，雙井開采模式請參見圖3所示。注入介質(zhì)從模擬注入井23中連續(xù)注入到沉積層中，分解的氣體從產(chǎn)出井(產(chǎn)氣井)24流出。實驗時，打幵注入井23口閥門4和產(chǎn)氣井24口的閥門1，將一定溫度的熱水罐18中熱水、抑制劑罐19中的抑制劑和/或其他介質(zhì)，以一定速率注入到水合物層中，水合物分解產(chǎn)出的氣體從產(chǎn)出井流出，同時設(shè)定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集周期。當(dāng)流量計L2示數(shù)為零時，停止注熱，分解結(jié)束。整個分解過程，低溫浴槽保持恒溫。利用本發(fā)明的天然氣水合物開采模擬實驗裝置，可以進(jìn)行多原理聯(lián)合開采模擬實驗。如降壓與單井注熱聯(lián)合開采，即將水合物藏的壓力降至分解壓力后，再從注熱井口注入一定的熱介質(zhì)到水合物層中。也可采用注抑制劑與注熱聯(lián)合開采，即將抑制劑加入到熱的介質(zhì)中，進(jìn)行單井間歇式吞吐開采或連續(xù)雙井?dāng)U張式注熱開采。還可以采用降壓與注熱水+抑制劑的混合聯(lián)合開采，可采取雙井或多井連續(xù)擴(kuò)張式。應(yīng)用多原理天然氣水合物開采模擬實驗，可以實現(xiàn)產(chǎn)氣速率與能效的最優(yōu)化。本發(fā)明的模擬方法和裝置中，所述多孔介質(zhì)可以包括石英砂、硅膠、海底沉積物、活性炭、硅藻土、石棉、膨潤土、分子篩、白土、活性氧化鋁、硅酸鋁以及陶瓷等多孔介質(zhì)中的一種或多種。本發(fā)明中，所述多孔介質(zhì)中所含的用于生成水合物的水，可以是各種可以生成水合物的含水物質(zhì)，例如純水，或含鹽、含醇、含水合物抑制劑或表面活性劑的水溶液，或天然海水等。本發(fā)明的模擬方法和裝置，可以適用于模擬各組分天然氣水合物的開采過程。本發(fā)明的方法可適用的可生成水合物的氣體包括，但不限于以下物質(zhì)中的一種或多種甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、氮氣、硫化氫或其混合物，也可以是丁烷或戊烷與上述小分子氣體(例如甲烷、乙烷或氮氣等)的混合氣體，也可以是地層游離氣、伴生氣等天然氣。實施例l:甲垸水合物降壓開采實驗?zāi)M本實施例中采用如圖1所示的天然氣水合物開釆模擬實驗裝置，其中，高壓反應(yīng)釜12由不銹鋼材料加工而成，反應(yīng)釜12有效高度100mm，內(nèi)徑300mm，總體積約7L。反應(yīng)釜內(nèi)的多孔鋼板14將反應(yīng)釜分為上、下兩部分，上部分體積約為6L，下部分體積約為1L。水合物形成后多孔鋼板14上部為水合物沉積物，下部為游離氣。反應(yīng)釜12的設(shè)計壓力為16MPa。反應(yīng)釜蓋10的不同位置上設(shè)置了24個(D3mm的小穿孔和1個08mm的大穿孔。從反應(yīng)釜蓋上的小穿孔插入了16根熱電阻溫度傳感器15，進(jìn)行反應(yīng)釜內(nèi)的溫度監(jiān)測，其余的孔可以根據(jù)實驗需要安裝其他的探測儀器，如電阻，壓力傳感器等以及在不同的開采模式下安裝注入井和采出井，例如，大穿孔可用來給注熱井提供插入通道(本實施例中注熱井是由一個帶①8mm的保溫夾套和內(nèi)管為03mm的不銹鋼管組成的，保溫夾套與金屬反應(yīng)釜蓋接觸，夾套內(nèi)部抽真空，熱流從內(nèi)管中注入，保溫夾套減少注熱時熱量的損失)。熱電阻溫度傳感器15所測點在釜內(nèi)的位置分布如圖4所示。圖4中序號116代表各個熱電阻溫度傳感器所測點位置，圖中A、B、C、D分別表示自上而下的四個不同的層，其在反應(yīng)器內(nèi)深度(所測位置點到多孔介質(zhì)填充區(qū)域上端的距離)及半徑請參見下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>低溫浴槽控制系統(tǒng)11主要是用于控制反應(yīng)釜12處于設(shè)定的恒溫狀態(tài)下。進(jìn)氣系統(tǒng)主要是為反應(yīng)體系供給氣體，排氣系統(tǒng)主要是用于調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)底部壓力以及用于水合物分解后產(chǎn)出氣體的排出。背壓閥22確保分解在指定的恒壓下進(jìn)行。所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括16個溫度傳感器(熱電阻溫度傳感器15)、3個壓力傳感器(圖中符號Pi、P2、P3)、2個流量傳感器(圖中符號L,、L2)以及記錄存儲系統(tǒng)(包括工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示器以及采集軟件等，圖中僅示意性顯示了顯示器)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)監(jiān)測并記錄整個實驗過程的數(shù)據(jù)。本實施例中，以石英砂為多孔介質(zhì)，在反應(yīng)釜中生成甲烷水合物，并采用降壓分解的方法，進(jìn)行甲烷水合物開采實驗?zāi)M。本發(fā)明的實施例中，如未明確表明某閥門為開啟狀態(tài)，其處于關(guān)閉狀態(tài)；在提到某閥門開啟后而未提到將其關(guān)閉時，其處于開啟狀態(tài)。本實施例中的甲垸水合物降壓開采實驗?zāi)M方法主要步驟如下(1)將低溫浴槽控制系統(tǒng)ii的溫度降至-rc左右；(2)將石英砂(20-40目)與天然海水按含水飽和度20%，在0rC的環(huán)境中充分冷卻后，混合均勻，裝入反應(yīng)釜12中多孔隔板14之上的多孔介質(zhì)填充區(qū)，至完全裝滿反應(yīng)釜，可根據(jù)實驗壓力適當(dāng)壓實多孔介質(zhì)(水合物生成前多孔介質(zhì)的孔隙度38.7%);(3)蓋上反應(yīng)釜蓋10，從反應(yīng)釜蓋IO上的小穿孔插入熱電阻溫度傳感器15，檢查完裝置的氣密性良好后，抽釜內(nèi)真空以排除釜內(nèi)的空氣，并迅速設(shè)定低溫浴槽控制系統(tǒng)ll的溫度為-7-6。C(該操作將有利于后續(xù)步驟中水合物的均勻生成)；(4)待體系溫度穩(wěn)定，用純甲烷氣洗釜3遍(利用進(jìn)氣、排氣系統(tǒng))；(5)打開閥門5，利用進(jìn)氣系統(tǒng)通過該閥門5從反應(yīng)釜底部進(jìn)氣口充入純甲垸氣體至P3為8MPa后關(guān)閉閥門5，并且將低溫浴槽控制系統(tǒng)11的溫度設(shè)定到-1~0°C。當(dāng)反應(yīng)體系氣相的壓力保持穩(wěn)定并且釜中各溫度監(jiān)測點溫度不再變化后，水合物生成完全；本實施例中，水合物生成完全后，多孔介質(zhì)沉積物中有水合物、冰和氣三相組成，各組分間的體積比為0.454:0.166:0.380，該組成可根據(jù)實驗所用石英砂中水的含量以及水合物的生成量確定；(6)用氮氣將背壓閥22調(diào)到實驗要求的分解壓力1.50MPa;(7)利用排氣系統(tǒng)將反應(yīng)釜內(nèi)底部的壓力降至實驗要求的分解壓力1.50MPa;該降壓操作中，首先進(jìn)行慢降壓，打開閥門5和3，調(diào)節(jié)閥門開度，排氣流量控制在0.1L/min左右，將反應(yīng)釜內(nèi)底部壓力降至體系溫度下水合物的平衡壓力(該平衡壓力可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的計算模型估算)附近，慢降壓排氣時可隨時注意反應(yīng)釜中各點溫度的變化，當(dāng)溫度發(fā)生每秒0.2°C以上的突降時，將存盤時間間隔由原來的每分鐘調(diào)整為每秒一次，開始快排氣降壓；快排氣降壓通過反應(yīng)釜底部設(shè)置的快排氣口進(jìn)行(開啟閥門7，關(guān)閉裝置中其他閥門)，排氣速率約50L/min(所述慢排氣和快排氣流量可利用流量計量測，圖中未顯示)；當(dāng)壓力計P3顯示壓力值下降至實驗設(shè)定的分解壓力1.50MPa時，關(guān)閉快排氣管線閥門7，打開分解系統(tǒng)(產(chǎn)出氣排氣系統(tǒng))閥門l，流量計L2開始記錄流量(即時流量)；(8)待流量計L2流量長時間如2min內(nèi)基本保持不變后，將存盤間隔切換為每分鐘一次，待流量計L2示數(shù)為零，水合物分解結(jié)束，停止記錄。圖5示出了實驗過程中水合物分解百分?jǐn)?shù)以及氣體產(chǎn)量隨分解時間的變化曲線，圖中A1、A2、Bl、B2后面括號內(nèi)的第一個數(shù)字表示對應(yīng)的橫坐標(biāo)時間(h)，第二個數(shù)字對應(yīng)的是縱坐標(biāo)，分解百分?jǐn)?shù)(％)或產(chǎn)氣流量；圖6、圖7、圖8、圖9分別以釜中軸為圓心、半徑r為33mm、66mm、99mm、132mm的圓周上，不同分解時間水合物藏溫度沿軸向的分布。由圖5中的實驗數(shù)據(jù)可以看出，在分解初期，產(chǎn)氣速率很快；當(dāng)分解到20%左右，分解速率變緩；分解到80%后，分解速率更慢。由此，可以將水合物降壓分解過程分為三個不同的階段。圖6、圖7、圖8、圖9所示水合物藏中的溫度分布表明，水合物分解過程是受傳熱控制的，外界傳熱的影響遠(yuǎn)大于水合物分解熱的影響。這些對了解降壓開采氣體水合物過程以及制定具體的開采策略具有重要的指導(dǎo)意義。實施例2:甲烷水合物注熱水開采實驗?zāi)M本實施例中主要是利用圖1所示實驗裝置，模擬注熱水間歇式單井吞吐開采甲垸水合物的過程，模擬方法主要按以下操作進(jìn)行(1)將低溫浴槽控制系統(tǒng)ii的溫度降至-rc左右；(2)將石英砂(20~40目)與天然海水按含水飽和度20%,在0rC的環(huán)境中充分冷卻后，混合均勻，裝入反應(yīng)釜12中至完全裝滿反應(yīng)釜(本實施例中，所述反應(yīng)釜12內(nèi)不設(shè)置多孔隔板14)，可根據(jù)實驗壓力適當(dāng)壓實多孔介質(zhì)(孔隙度38.7%);(3)蓋上反應(yīng)釜蓋IO，從反應(yīng)釜蓋IO上的小穿孔插入熱電阻溫度傳感器15，檢查完裝置的氣密性良好后，抽釜內(nèi)真空以排除釜內(nèi)的空氣，并迅速設(shè)定低溫浴槽控制系統(tǒng)11的溫度為-7-6°C;(4)待體系溫度穩(wěn)定，用純甲烷氣洗釜3遍(利用進(jìn)氣、排氣系統(tǒng))；(5)打開閥門5，利用進(jìn)氣系統(tǒng)通過該閥門5從反應(yīng)釜底部進(jìn)氣口充入純甲烷氣體至8MPa后關(guān)閉閥門5，并且將低溫浴槽控制系統(tǒng)11的溫度設(shè)定到-l-(TC。當(dāng)反應(yīng)體系氣相的壓力保持穩(wěn)定并且釜中各溫度監(jiān)測點溫度不再變化后，水合物生成完全；本實施例中，水合物生成完全后，多孔介質(zhì)沉積物中有水合物、冰和氣三相組成，各組分間的體積比為0.454:0.166:0.380，該組成可根據(jù)實驗所用石英砂中水的含量以及水合物的生成量確定；(6)將低溫浴槽11的溫度設(shè)定為分解溫度2~3°C，待反應(yīng)體系氣相壓力P3穩(wěn)定在3.75MPa后(此時的壓力仍在23。C所對應(yīng)的水合物平衡壓力之上，水合物不會化解)，調(diào)節(jié)背壓閥22的壓力與反應(yīng)體系氣相壓力P3一致；(7)利用水泵17將預(yù)先準(zhǔn)備好的恒溫?zé)崴?8中4CTC的熱水以平均16mL/min的速率從反應(yīng)釜模擬注入井口23注入反應(yīng)釜12至釜內(nèi)壓力為6MPa;本實施例的實驗中，注熱井(注入井23)位置位于反應(yīng)釜正中心，插入深度為65mm;(8)關(guān)閉注水泵17以及注水閥門4，觀察反應(yīng)釜12內(nèi)壓力變化，待反應(yīng)釜12內(nèi)的壓力達(dá)到最大值后剛開始下降時，這時反應(yīng)釜中的氣相與水相、水合物相達(dá)到平衡，且氣體量最大，當(dāng)溫度降低后，水合物有可能重新生成，消耗氣體，故此時開閥門2，使盡可能多的氣體產(chǎn)出，同時可避免水合物二次生成，記錄從模擬產(chǎn)出井口23排氣的流量；(9)當(dāng)流量計L2示數(shù)為零，關(guān)閉閥門2，重復(fù)上述操作步驟(7)、(8)，直至反應(yīng)釜中沒有氣體排出，整個注熱進(jìn)行了3個周期，注水量分別為1025g、722g、400g。本實施例中，雖然并沒有單獨在釜內(nèi)設(shè)置游離氣體區(qū)域，但所形成的水合物仍然由管線中的下伏氣體在多孔介質(zhì)中的向上滲透過程中形成，仍然可稱為下伏氣的水合物藏。圖10、圖11分別示出了第一、第二注熱周期中反應(yīng)釜內(nèi)壓力、產(chǎn)氣速率隨時間的變化；圖12、圖13、圖14、圖15分別為第一周期注熱水過程中，深度為82mm、58mm、34mm、10mm的平面上，各不同半徑上的監(jiān)測點溫度隨時間的變化。根據(jù)圖中的實驗數(shù)據(jù)，可以模擬出水合物藏注熱水開采過程中水合物藏中壓力、產(chǎn)氣速率的變化以及水合物藏中溫度的分布。整個注熱開采過程基本可分為三個階段注熱水階段、悶井階段以及采氣階段。在注熱開釆過程中，隨著熱水的注入，各檢測點的溫度都相應(yīng)的升高，但溫度上升的快慢和幅度不同。因此，影響開采效率的因素中應(yīng)包含注熱井位置、注熱水溫度、注熱水周期、注入壓力、悶井時間、單周期注熱水量等。權(quán)利要求1、一種模擬天然氣水合物開采的實驗方法，該方法包括步驟在一反應(yīng)釜內(nèi)生成下伏氣的水合物；其中，所述反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有含水多孔介質(zhì)填充區(qū)，該步驟中是利用一進(jìn)氣系統(tǒng)將實驗氣體從反應(yīng)釜下部引入反應(yīng)器內(nèi)，使實驗氣體自下向上向多孔介質(zhì)填充區(qū)擴(kuò)散，與多孔介質(zhì)填充區(qū)內(nèi)多孔介質(zhì)中的水反應(yīng)生成水合物；采用降壓法、注熱法和/或注化學(xué)劑法，使所生成的水合物分解，并利用一排氣系統(tǒng)將水合物分解產(chǎn)氣排出反應(yīng)釜，從而模擬水合物的開采過程。2、根據(jù)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述生成水合物的步驟包括將多孔介質(zhì)與含水溶液在-irc充分冷卻，混合均勻后裝入反應(yīng)釜內(nèi)，并立即冷凍至-7-6'C，然后再利用進(jìn)氣系統(tǒng)將實驗氣體引入反應(yīng)器內(nèi)生成水合物。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述反應(yīng)釜內(nèi)安裝多孔隔板，將反應(yīng)釜內(nèi)室分成多孔介質(zhì)填充區(qū)以及在多孔介質(zhì)填充區(qū)下方的游離氣區(qū)域，該方法中是利用進(jìn)氣系統(tǒng)將實驗氣體從反應(yīng)釜下部引入反應(yīng)器內(nèi)的游離氣區(qū)域，再向上擴(kuò)散至多孔介質(zhì)填充區(qū)，以在多孔介質(zhì)填充區(qū)形成水合物、模擬水合物沉積層與下伏游離氣共存的形成模式。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述反應(yīng)釜設(shè)有從反應(yīng)釜蓋插入反應(yīng)釜內(nèi)的管道用以模擬注入井和/或產(chǎn)出井，該方法是進(jìn)行間歇式單井吞吐開釆模擬，或雙井或多井連續(xù)擴(kuò)張式開采模擬。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法是進(jìn)行降壓與注熱聯(lián)合開采模擬，或降壓與注熱和注化學(xué)劑法的混合聯(lián)合開采模擬。6、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其中，是采用包括降壓的方法使所生成的水合物分解，該方法包括步驟在生成水合物后，以0.1~0.5L/min的排氣速度從反應(yīng)釜下部排氣以使反應(yīng)釜內(nèi)壓力下降，同時監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)溫度，當(dāng)溫度發(fā)生每秒o.2r以上的突降時，將排氣速度調(diào)至3050L/min，使反應(yīng)釜內(nèi)底部壓力降到實驗設(shè)定的分解壓力。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法是采用包括注熱的方法使所生成的水合物分解，包括步驟在生成水合物后，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的環(huán)境溫度為實驗設(shè)定的分解溫度，向反應(yīng)釜內(nèi)注熱，并監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)壓力，當(dāng)壓力出現(xiàn)降低時，利用排氣系統(tǒng)將水合物分解產(chǎn)氣排出反應(yīng)釜。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述將水合物分解產(chǎn)氣排出反應(yīng)釜的排氣系統(tǒng)出口設(shè)置背壓閥，使水合物的分解在指定的恒壓下進(jìn)行。9、根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述反應(yīng)釜高徑比0.23,總體積》1L。10、實施權(quán)利要求1~9任一項所述模擬天然氣水合物開采的實驗方法的裝置，該裝置包括反應(yīng)釜，該反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有含水多孔介質(zhì)填充區(qū)；進(jìn)氣系統(tǒng)，該進(jìn)氣系統(tǒng)是用以將實驗氣體從反應(yīng)釜下部引入反應(yīng)器內(nèi)，使實驗氣體自下向上向多孔介質(zhì)填充區(qū)擴(kuò)散，與多孔介質(zhì)填充區(qū)內(nèi)多孔介質(zhì)中的水反應(yīng)生成水合物；排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)包括上排氣系統(tǒng)及下排氣系統(tǒng)，所述上排氣系統(tǒng)是用以將反應(yīng)釜內(nèi)水合物分解產(chǎn)氣排出反應(yīng)釜，且在該上排氣系統(tǒng)的排氣出口設(shè)有背壓閥，所述下排氣系統(tǒng)是用以將反應(yīng)釜內(nèi)游離氣體從反應(yīng)釜底部排出反應(yīng)釜；低溫浴槽溫控系統(tǒng)，該低溫浴槽溫控系統(tǒng)是用以控制反應(yīng)釜處于所設(shè)定的恒溫狀態(tài)；注熱和/或注化學(xué)劑流體輸送系統(tǒng)，該流體輸送系統(tǒng)是用于自上而下向反應(yīng)釜內(nèi)輸送熱和/或化學(xué)劑流體，以進(jìn)行水合物開采過程中注熱、注化學(xué)劑的模擬；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于測量反應(yīng)釜內(nèi)溫度的溫度傳感器，測量反應(yīng)釜內(nèi)底部壓力、反應(yīng)釜內(nèi)頂部壓力的壓力傳感器，以及測量進(jìn)出反應(yīng)釜流體流量的流量傳感器，用于監(jiān)測并記錄實驗過程的數(shù)據(jù)。全文摘要本發(fā)明提供了一種模擬天然氣水合物開采的實驗方法及裝置，所述方法包括在一反應(yīng)釜內(nèi)生成下伏氣的水合物，其中反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有含水多孔介質(zhì)填充區(qū)，該步驟中是將實驗氣體從反應(yīng)釜下部引入，使氣體自下向上向多孔介質(zhì)填充區(qū)擴(kuò)散在多孔介質(zhì)填充區(qū)內(nèi)生成水合物；然后采用降壓法、注熱法和/或注化學(xué)劑法，使所生成的水合物分解，并將水合物分解后的氣體排出反應(yīng)釜，從而模擬水合物的開采過程。本發(fā)明還提供了實施所述方法而專門設(shè)計的裝置。利用本發(fā)明的方法及裝置，可以三維模擬海底沉積物中天然氣水合物與下伏游離氣共生的水合物生成環(huán)境，可進(jìn)行單原理或多原理聯(lián)合開采水合物模擬，真實模擬天然氣體水合物藏的開采過程。文檔編號E21B43/01GK101575964SQ20091008681公開日2009年11月11日申請日期2009年6月5日優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日發(fā)明者孫長宇,新楊,粟科華,趙新明,陳光進(jìn)申請人:中國石油大學(xué)(北京)