[0001] 本发明涉及水合物开采试验模拟技术领域，特别是涉及一种基于透明土的水合物储层模型装置和试验方法。

[0002]

[0003] 目前室内模型试验主要通过埋置传感器观测水合物储层以及海床的变形响应，该方法操作过程中埋置传感器繁琐，传感器的埋置影响模型试验结果，并且水合物一旦开始分解就无法停止，然而实际海底水合物开采中，水合物分解程度与距离开采井的距离相关，海床水合物并不能完全分解，完全分解和非完全分解海床变形特性不同。此外，若采用现场试验的方法，花费巨大且技术难度大。

[0004] 因此，为了研究水合物开采过程中和停止后水合物非完全分解的储层响应，亟需开发一种操作简单、价格低廉并能够实现人为控制水合物分解停止的试验方法。

[0024] 以下结合说明书附图及具体实施例对本发明技术方案做进一步的详细阐述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，并不是旨在于限制本发明。在以下描述中，涉及到“一些实施例”的表述，其描述了所有可能实施例的子集，但是应当理解的是，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

[0025] 另需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

[0026] 实施例1

[0027] 请结合参照附图1‑3，本申请提供一种基于透明土的水合物储层模型装置和试验方法，包括水合物制配装置、水合物布设装置和水合物储层模型装置，所述水合物制配装置包括注液管101、上夹板102、铁丝103、铁丝固定装置104、水合物核105和下夹板106，所述上夹板102和所述下夹板106相对面上分别设置至少两个凹槽107，所述上夹板102的凹槽107和所述下夹板106的凹槽107上下相对，所述上夹板102上设置有所述注液管101，所述注液管101与所述凹槽107相连通，所述下夹板106上位于所述凹槽107两侧设置有所述铁丝固定装置104，所述水合物核105设置有通孔108，所述铁丝103穿过所述通孔108与所述铁丝固定装置104以可拆卸方式连接，所述水合物制配装置用于制配水合物；用铁丝103通过通孔108穿过水合物核105，然后将铁丝103固定在下夹板106的铁丝固定装置104上，铁丝103与铁丝固定装置104的作用是将水合物核105悬于凹槽107中间，方便制配试验所需的带核水合物，再将上夹板102和下夹板106合并，形成密闭空间，方便制作水合物，通过注液管1401注入四氢呋喃水溶液，流入凹槽107内包裹住水合物核105，将水合物制配装置置于低温状态，使四氢呋喃水溶液变成固态，形成带核水合物。

[0028] 所述水合物布设装置包括固定筒201和固定孔202，所述固定筒201沿轴线上等距分布有所述固定孔202，所述固定孔202用于固定所述水合物；水合物布设装置通过固定孔202固定好水合物，确定水合物在水合物储层中的位置，人为控制不同区域水合物分解程度。

[0029] 所述水合物储层模型装置包括透明土模型槽301、透明土302和开采管路303，所述透明土模型槽301内部设置有所述透明土302，所述透明土302内设置有所述水合物，用于模拟水合物储层，所述开采管路303安装在所述透明土302内，所述开采管路303内设置有线热源304，用于提供模拟水合物开采分解所需的热量，所述开采管路303位于所述透明土模型槽301内的侧壁设有若干个等距分布的开采孔305。透明土模型槽301内放置有透明土302和水合物，作为水合物储层模型，透明土301的作用是可清晰准确观测到因水合物分解所致土颗粒在水合物储层和开采井中的运移过程，开采管路303设置在透明土302中，通过开采孔303将线热源304的热量传递到透明土302中，为水合物分解提供热量，且线热源304可以提供恒定温度，并可以调整温度大小，以进行不同温度下水合物开采模拟试验。

[0030] 进一步的，所述水合物核105为熔融石英砂，所述熔融石英砂形状可以为结核状、脉状、厚层状或薄层状。水合物核105采用熔融石英砂，是为了与透明土302的配置材料相同，能够实现可视化水合物非完全分解的观察，熔融石英砂形状多种多样，是为了模拟不同的水合物未完全分解的水合物状态，人为控制不同区域水合物分解程度。

[0031] 进一步的，所述凹槽107可以为结核状、脉状、厚层状或薄层状凹槽107，所述凹槽107用于配置与水合物核105的形状相一致的所述水合物。

[0032] 进一步的，所述水合物包括纯水合物和带核水合物。在水合物地层中根据开采管路303周围水合物分解特性进行设置，以模拟实际地层水合物分解特性，模拟水合物未完全分解的地层变形特性。

[0033] 进一步的，所述水合物布设装置的内径比所述水合物的直径大1～2cm。水合物布设装置中的水合物外围还包裹着一层透明土，为了在抽离水合物布设装置后，水合物的位置不会发生变化，影响试验的结果。

[0034] 进一步的，所述透明土302使用混合油和熔融石英砂混合所制成，用于模拟海洋土层和含水合物沉积物层。混合油作为熔融石英砂的孔隙流体，都呈现透明状态，可以方便从透明土模型槽301外部观察到透明土302内部的变化情况。

[0035] 本发明提供了一种基于透明土的水合物储层模型试验方法，该方法基于上面所述的基于透明土的水合物储层模型装置，包括：S1、选择1mm～2cm不同尺寸、形状的水合物核105；将铁丝103穿过水合物核105内提前设置好的通孔108内；将串有水合物核105的铁丝
103固定在水合物制配装置下夹板106上的铁丝固定装置104中；上夹板102和下夹板106合并后闭合；S2、配置质量分数为19％～21％的四氢呋喃水溶液，通过注液管101将四氢呋喃水溶液送入水合物制配装置的凹槽107中，水合物制配装置保持温度0～4℃之间维持24～
48h，使得四氢呋喃水溶液变成固态后形成水合物；S3、从水合物制配装置中取出水合物，将尺寸不同的水合物核105形成的水合物按照设计要求用铁丝103在水合物布设装置中固定，在水合物布设装置中固定水合物的同时通过砂雨法洒入透明土302；S4、将水合物布设装置固定孔202的铁丝103抽出，然后水合物布设装置放入透明土模型槽301中，在间隙通过砂雨法洒入透明土302，完成后抽出水合物布设装置；S5、开采管路303放置在透明土302中，放置恒定线热源304在开采管路303内侧壁；S6、利用激光仪401和相机402实时检测试验的进程，然后录制水合物分解所产生气体的流动路径，再通过像素处理得到水合物分解位移场、温度场以及地层沉降响应结果。

[0036] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围以准。