组装式水合物储层加固开采模拟反应釜和试验装置

1.本发明涉及水合物研究技术领域，特别涉及一种组装式水合物储层加固开采模拟反应釜和试验装置。


背景技术：

2.天然气水合物是一种高效、洁净和储量巨大的新型能源，天然气水合物的开发可以极大程度上缓解石油天然气等资源的匮乏和不足。水合物开采过程中，水合物沉积物强度降低，容易使埋藏于沉积物中的井筒、井口、管道设施和海上平台失去稳定性，甚至发生大面积的海底地层沉降及海底滑坡等地质灾害，而目前国内外试采中，水合物产气率仍然比较低，达不到商业开采水平。为了实现水合物藏的安全高效开采，非常有必要对含水合物储层做加固改造，以提高含水合物储层的强度及稳定性。
3.近几年，在岩土工程领域，微生物诱导碳酸钙沉积(micp)微生物技术作为一种新型绿色环保技术被应用于软土地基加固、边坡治理、防止沙土液化。但是目前通过微生物加固天然气水合物储层及储层力学性能评价的试验装置较少，并且，已有装置无法实时观测微生物加固开采天然气水合物储层过程中，储层压力场、温度场、变形场、水合物饱和度、矿物含量的分布及演化规律。
4.因此，为了更好地研究微生物加固开采过程对水合物储层模型物性参数的影响规律，以及对水合物开采过程中的影响，急需提供一种可实时观测微生物加固和开采天然气水合物储层过程中，水合物储层渗流场、温度场、变形场、水合物和矿物含量分布演化规律的反应釜；但是，目前使用的反应釜为固定尺寸，无法满足在反应釜不同尺寸的条件下水合物储层相关的反应。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提出一种组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，旨在提供一种组装式反应釜，以满足在釜体不同尺寸的条件下水合物储层相关的反应。
6.为实现上述目的，本发明提出的一种组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，包括：
7.釜体，所述釜体包括多个釜体单元，多个所述釜体单元沿竖直方向依次堆叠，以围合形成反应腔，所述反应腔用于放置人工海水、甲烷或者二氧化碳气体、菌液以及胶结液，以在所述反应腔内形成水合物储层；
8.上端盖，所述上端盖盖设于所述釜体中位于最上方的釜体单元的上端，并开设有间隔设置的第一注入口和井筒外接口；
9.下端盖，所述下端盖盖设于所述釜体中位于最下方的釜体单元的下端，并开设有第二注入口；
10.井筒，所述井筒的一端由所述井筒外接口插入所述釜体的内部，且所述井筒具有连通所述反应腔的开采口，以为所述反应腔内水合物储层的分解提供降压和生产通道；
11.传感器组件，所述传感器组件设于所述釜体，用于获取加固-分解过程中水合物储层的温度、压力、含水量、水合物饱和度、变形、强度、矿物组分的分布。
12.在本发明的一实施例中，所述上端盖与所述釜体中位于最上方的釜体单元之间设有第一密封圈。
13.在本发明的一实施例中，所述上端盖与所述釜体中位于最上方的釜体单元之间形成有第一环形槽，所述第一密封圈安装于所述第一环形槽内。
14.在本发明的一实施例中，所述下端盖与所述釜体中位于最下方的釜体单元之间设有第二密封圈。
15.在本发明的一实施例中，所述下端盖与所述釜体中位于最下方的釜体单元之间形成有第二环形槽，所述第二密封圈安装于所述第二环形槽内。
16.在本发明的一实施例中，相邻的两个所述釜体单元之间设有第三密封圈。
17.在本发明的一实施例中，相邻的两个所述釜体单元之间形成有第三环形槽，所述第三密封圈安装于所述第三环形槽内。
18.在本发明的一实施例中，所述井筒与所述井筒外接口之间设有密封胶圈；
19.且/或，所述传感器组件包括tdr探头，所述tdr探头设有多个，多个所述tdr探头沿釜体轴向间隔分布；
20.且/或，所述传感器组件包括电阻率探头，所述电阻率探头设有多个，多个所述电阻率探头沿釜体轴向间隔分布；
21.且/或，所述传感器组件包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和所述温度传感器均设有多个，多个所述压力传感器和多个所述温度传感器均沿所述釜体的轴向间隔分布。
22.在本发明的一实施例中，所述组装式水合物储层加固开采模拟反应釜还包括恒温装置，所述恒温装置以无水乙醇为循环介质，用于调控所述反应腔内的温度。
23.本发明还提出一种试验装置，包括如上所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜。
24.本发明的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，在使用过程中，可以将人工海水、甲烷或者二氧化碳气体、菌液以及胶结液加入釜体的反应腔内，以在反应腔内形成水合物储层，并且可以对水合物储层进行加固和分解，在此过程中，便可以通过传感器组件(例如位移传感器、tdr探头、电阻率探头、温度传感器、压力传感器等)来获取加固-分解过程中水合物储层的温度、压力、含水量、水合物饱和度、变形、强度、矿物组分的分布，即可以获取并实时观测水合物储层的渗流场、温度场、变形场、水合物和矿物含量分布演化规律，从而研究水合物加固和开采过程中力学机理和产量变化规律，进一步预防潜在地质灾害，实现水合物的安全高效开采；其中，可以根据试验需要选择不同数量的釜体单元来组装形成釜体，便可以形成不同尺寸的釜体，从而满足在釜体不同尺寸的条件下水合物储层相关的反应。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜一实施例的剖视图；
27.图2为本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜一实施例中釜体单元的剖视图；
28.图3为本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜一实施例中釜体单元的俯视图；
29.图4为本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜一实施例中上端盖的俯视图；
30.图5为本发明试验装置一实施例的结构示意图。
31.附图标号说明：
32.[0033][0034]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0037]
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0038]
本发明提出一种组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100，旨在提供一种组装式反应釜100，以满足在釜体10不同尺寸的条件下水合物储层相关的反应。
[0039]
以下将就本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的具体结构进行说明：
[0040]
结合参阅图1至图4，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的一实施例中，该组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100包括釜体10、上端盖20、下端盖30、井筒40、以及传感器组件；
[0041]
釜体10包括多个釜体单元11，多个釜体单元11沿竖直方向依次堆叠，以围合形成反应腔，反应腔用于放置人工海水、甲烷或者二氧化碳气体、菌液以及胶结液，以在反应腔内形成水合物储层；上端盖20盖设于釜体10中位于最上方的釜体单元11的上端，并开设有间隔设置的第一注入口21和井筒外接口22；下端盖30盖设于釜体10中位于最下方的釜体单元11的下端，并开设有第二注入口；井筒40的一端由井筒外接口22插入釜体10的内部，且井筒40具有连通反应腔的开采口41，以为反应腔内水合物储层的分解提供降压和生产通道；传感器组件设于釜体10，用于获取加固-分解过程中水合物储层的温度、压力、含水量、水合
物饱和度、变形、强度、矿物组分的分布。
[0042]
可以理解的是，本发明的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100，在使用过程中，可以将人工海水、甲烷或者二氧化碳气体、菌液以及胶结液加入釜体10的反应腔内，以在反应腔内形成水合物储层，并且可以对水合物储层进行加固和分解，在此过程中，便可以通过传感器组件(例如位移传感器50、tdr探头60、电阻率探头70、温度传感器80、压力传感器90等)来获取加固-分解过程中水合物储层的温度、压力、含水量、水合物饱和度、变形、强度、矿物组分的分布，即可以获取并实时观测水合物储层的渗流场、温度场、变形场、水合物和矿物含量分布演化规律，从而研究水合物加固和开采过程中力学机理和产量变化规律，进一步预防潜在地质灾害，实现水合物的安全高效开采；其中，可以根据试验需要选择不同数量的釜体单元11来组装形成釜体10，便可以形成不同尺寸的釜体10，从而满足在釜体10不同尺寸的条件下水合物储层相关的反应。
[0043]
本实施例中，人工海水、甲烷或者二氧化碳气体、菌液以及胶结液可以通过第一注入口21或者第二注入口加入釜体10的反应腔内。
[0044]
具体地，相邻的两个釜体单元11之间可以采用法兰螺栓12进行密封连接，并且，上端盖20与釜体10中位于最上方的釜体单元11之间也可以采用法兰螺栓12进行密封连接，并且，下端盖30与釜体10中位于最下方的釜体单元11之间也可以采用法兰螺栓12进行密封连接。
[0045]
示例性的，传感器组件可以包括位移传感器50、tdr探头60(时域反射探头)、电阻率探头70、温度传感器80以及压力传感器90；其中，位移传感器50设于釜体10上，具体可以位于反应腔内也可以位于反应腔外，用于实时监测反应腔内水合物储层的位移变化；tdr探头60设于釜体10上，具体可以位于反应腔内也可以位于反应腔外，用于实时监测反应腔内水合物储层的饱和度分布；电阻率探头70设于釜体10上，具体可以位于反应腔内也可以位于反应腔外，用于实时监测反应腔内水合物储层的矿物分布；温度传感器80设于釜体10上，具体可以位于反应腔内也可以位于反应腔外，用于实时监测反应腔内的温度分布；压力传感器90设于釜体10上，具体可以位于反应腔内也可以位于反应腔外，用于实时监测反应腔内的压力分布。
[0046]
具体地，位移传感器50具体为采用改造后的位移传感器50测量顶部沉积物变形；改造后的位移传感器50是指在线性可变差动变压器(lvdt)的尖端固定有圆形不可压薄片，以防止lvdt尖端置入水合物储层中，而影响测量精度。
[0047]
进一步地，结合参阅图1，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的一实施例中，上端盖20与釜体10中位于最上方的釜体单元11之间设有第一密封圈120；如此设置，便可以避免在使用过程中釜体10内的水合物储层通过上端盖20与釜体10中位于最上方的釜体单元11之间的间隙处发生泄漏。
[0048]
同样地，在一实施例中，也可以在下端盖30与釜体10中位于最下方的釜体单元11之间设有第二密封圈130；如此设置，便可以避免在使用过程中釜体10内的水合物储层通过下端盖30与釜体10中位于最下方的釜体单元11之间的间隙处发生泄。
[0049]
同样地，相邻的两个釜体单元11之间设有第三密封圈140。如此设置，便可以避免在使用过程中釜体10内的水合物储层通过相邻的两个釜体单元11之间的间隙处发生泄漏。
[0050]
进一步地，结合参阅图1，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的
一实施例中，上端盖20与釜体10中位于最上方的釜体单元11之间形成有第一环形槽11a，第一密封圈120安装于第一环形槽11a内；如此，在组装过程中，便可将第一密封圈120安装在第一环形槽11a内，以使第一密封圈120稳定地安装在上端盖20与釜体10中位于最上方的釜体单元11之间。
[0051]
具体地，第一环形槽11a可以只开设在上端盖20朝向釜体单元11的一侧；或者，第一环形槽11a也可以只开设在釜体单元11朝向上端盖20的一侧；又或者，还可以在上端盖20朝向釜体单元11的一侧开设有第一凹槽，并在釜体单元11朝向上端盖20的一侧开设有第二凹槽，以使第一凹槽与第二凹槽构成第一环形槽11a。
[0052]
同样地，下端盖30与釜体10中位于最下方的釜体单元11之间形成有第二环形槽11b，第二密封圈130安装于第二环形槽11b内；如此，在组装过程中，便可将第二密封圈130安装在第二环形槽11b内，以使第二密封圈130稳定地安装在下端盖30与釜体10中位于最下方的釜体单元11之间。
[0053]
具体地，第二环形槽11b可以只开设在下端盖30朝向釜体单元11的一侧；或者，第二环形槽11b也可以只开设在釜体单元11朝向下端盖30的一侧；又或者，还可以在下端盖30朝向釜体单元11的一侧开设有第三凹槽，并在釜体单元11朝向下端盖30的一侧开设有第四凹槽，以使第三凹槽与第四凹槽构成第二环形槽11b。
[0054]
同样地，相邻的两个釜体单元11之间形成有第三环形槽11c，第三密封圈140安装于第三环形槽11c内；如此，在组装过程中，便可将第三密封圈140安装在第三环形槽11c内，以使第三密封圈140稳定地安装在相邻的两个釜体单元11之间。
[0055]
具体地，第三环形槽11c可以只开设在其中一个釜体单元11朝向另一个釜体单元11的一侧；或者，也可以在相邻的两个釜体单元11上分别开设有第五凹槽和第六凹槽，以使第五凹槽与第六凹槽构成第三环形槽11c。
[0056]
进一步地，结合参阅图1，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的一实施例中，井筒40与井筒外接口22之间设有密封胶圈150。如此设置，便可以避免在使用过程中釜体10内的水合物储层通过井筒40与井筒外接口22之间的间隙处发生泄漏。
[0057]
进一步地，结合参阅图1，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的一实施例中，传感器组件包括tdr探头60，tdr探头60设有多个，多个tdr探头60沿釜体10轴向间隔分布；由于在对水合物储层进行加固和分解过程中，水合物储层在不同深度处的饱和度会有所差异，为了减少检测误差，以提高准确性，如此，通过在釜体10内间隔分布有多个tdr探头60，便可以通过多个tdr探头60来获取水合物储层在不同位置的水合物饱和度，通过计算即可得出更加准确的物性参数的变化，以提高监测的准确性。
[0058]
同样地，传感器组件包括电阻率探头70，电阻率探头70设有多个，多个电阻率探头70沿釜体10轴向间隔分布；由于在对水合物储层进行加固和分解过程中，水合物储层在不同深度处的矿物分布会有所差异，为了减少检测误差，以提高准确性，如此，通过在釜体10内间隔分布有多个电阻率探头70，便可以通过多个电阻率探头70来获取水合物储层在不同位置的矿物分布，通过计算即可得出更加准确的物性参数的变化，以提高监测的准确性。
[0059]
同样地，传感器组件包括压力传感器90和温度传感器80，压力传感器90和温度传感器80均设有多个，多个压力传感器90和多个温度传感器80均沿釜体10的轴向间隔分布；由于在对水合物储层进行加固和分解过程中，水合物储层在不同深度处的压力、温度等参
数会有所差异，为了减少检测误差，以提高准确性，如此，便可以通过多个压力传感器90和多个温度传感器80分别来获取水合物储层在不同位置的压力、温度等参数的变化，通过计算即可得出更加准确的物性参数的变化，以提高监测的准确性。
[0060]
进一步地，结合参阅图1至图3，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的一实施例中，每一釜体单元11所形成的空间内对应设有至少一个tdr探头60、至少一个电阻率探头70、至少一个温度传感器80以及至少一个压力传感器90；如此，便可以在多个釜体单元11堆叠形成的釜体10中，可以在釜体10的轴向方向上，相对均匀地分布有多个tdr探头60、多个电阻率探头70、多个温度传感器80以及多个压力传感器90，从而进一步提升监测的准确性。
[0061]
具体地，在组装过程中，可以将多个tdr探头60、多个电阻率探头70、多个温度传感器80以及多个压力传感器90分别由釜体10的顶部或底部安装至反应腔内，也可以由釜体10侧壁上的安装通道安装至反应腔内。
[0062]
进一步地，结合参阅图1至图3，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的一实施例中，每一釜体单元11的侧壁开设有间隔设置的第一安装通道和第二安装通道，第一安装通道容纳至少一个tdr探头60，第二安装通道容纳至少一个电阻率探头70；如此设置，便可以在第一安装通道处容纳有至少一个tdr探头60，还可以在第二安装通道处容纳有至少一个电阻率探头70；例如，当釜体10具有四个堆叠设置的釜体单元11，而需要安装五个tdr探头60和五个电阻率探头70时，则可以在其中一个第一安装通道处容纳有两个tdr探头60，并可以在其中一个第二安装通道处容纳有两个电阻率探头70。
[0063]
进一步地，结合参阅图1至图3，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的一实施例中，tdr探头60包括第一发射器61和第一接收器62，在同一tdr探头60中，第一发射器61与第一接收器62位于同一水平面上，且第一发射器61与第一接收器62之间的连线不经过釜体10的轴心；如此，便可以在第一发射器61与第一接收器62的作用下获取并实时观测水合物储层在对应位置处的水合物饱和度，具体工作原理为现有技术，在此不再一一赘述；另外，由于井筒40设置在釜体10的轴心位置，且井筒40与釜体10同轴设置，如此，通过使第一发射器61与第一接收器62之间的连线不经过釜体10的轴心，便可避免井筒40影响tdr探头60的正常工作，以使第一接收器62可以接收到第一发射器61发出的信号。
[0064]
进一步地，可以在同一tdr探头60中，定义第一发射器61与釜体10轴心的连线为第一连线，第一接收器62与釜体10轴心的连线为第二连线，以使第一连线与第二连线之间的夹角为α，则满足条件：0
°
《α《170
°
；由于井筒40具有一定的尺寸，如此，通过使第一连线与第二连线之间的夹角控制在0
°
～170
°
之间，便可充分避免井筒40影响tdr探头60的正常工作，以使第一接收器62可以接收到第一发射器61发出的信号。
[0065]
并且，为了保证检测的精度，可以使第一接收器62与第一发射器61之间的距离大于2cm。
[0066]
同样地，电阻率探头70包括第二发射器71和第二接收器72，在同一电阻率探头70中，第一发射器61与第一接收器62位于同一水平面上，且第二发射器71与第二接收器72之间的连线不经过釜体10的轴心；如此，便可以在第二发射器71与第二接收器72的作用下获取并实时观测水合物储层在对应位置处的矿物分布，具体工作原理为现有技术，在此不再一一赘述；另外，由于井筒40设置在釜体10的轴心位置，且井筒40与釜体10同轴设置，如此，
通过使第二发射器71与第二接收器72之间的连线不经过釜体10的轴心，便可避免井筒40影响电阻率探头70的正常工作，以使第二接收器72可以接收到第二发射器71发出的信号。
[0067]
进一步地，可以在同一电阻率探头70中，定义第二发射器71与釜体10轴心的连线为第三连线，第二接收器72与釜体10轴心的连线为第四连线，以使第三连线与第四连线之间的夹角为α，则满足条件：0
°
《α《170
°
；由于井筒40具有一定的尺寸，如此，通过使第三连线与第四连线之间的夹角控制在0
°
～170
°
之间，便可充分避免井筒40影响电阻率探头70的正常工作，以使第二接收器72可以接收到第二发射器71发出的信号。
[0068]
并且，为了保证检测的精度，可以使第二接收器72与第二发射器71之间的距离大于2cm。
[0069]
进一步地，结合参阅图1，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的一实施例中，组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100还包括恒温装置110，恒温装置110以无水乙醇为循环介质，用于调控釜体10内的温度。如此设置，在试验过程中，可通过恒温装置110调控釜体10内的温度，使得釜体10内的温度调至与研究海域深度所对应的温度，以模拟实际环境，从而进一步保证监测的准确性。
[0070]
进一步地，结合参阅图1，在本发明组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的一实施例中，恒温装置110包括壳体111、温控器112、进液管以及出液管；壳体111内形成有安装腔，反应釜100设于安装腔内，且釜体10的外表面与安装腔的腔壁之间形成有循环制冷空间，用于输入无水乙醇，壳体111还设有连通循环制冷空间的进液口和出液口；温控器112设于壳体111的外部，并具有温控室；进液管的出口和入口分别与进液口和温控室连通；出液管的入口和出口分别与出液口和温控室连通。
[0071]
如此设置，首先通过温控器112控制温控室内无水乙醇(无水乙醇)的温度，当温控室内无水乙醇的温度调节至所需温度后，便通过进液管将无水乙醇输送至循环制冷空间内，以通过循环制冷空间内的无水乙醇对釜体10进行温度调控，然后循环空间内的无水乙醇将通过出液管回流至温控室中，如此，便可通过温控室、进液管、循环制冷空间以及出液管之间形成循环流道，以对釜体10进行温度调控，便可使得釜体10内的温度调至与研究海域深度所对应的温度，以模拟实际环境。
[0072]
并且，壳体111为防爆釜，由于实际的研究海域深度所对应的压力较高，因此在试验过程中，釜体10内的压力也需设置较高的压力，如此，通过将釜体10设置在防爆釜的安装腔内，便可保护实验员的人身安全，防止在试验过程中釜体10发生爆炸，而伤害实验员。
[0073]
当然，在其他实施例中，也可直接在釜体10内设置制冷片，以通过制冷片调控釜体10内的温度。
[0074]
结合参阅图5，本发明还提出一种试验装置1000，该试验装置1000包括清洁机器人和如前所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100，该组装式水合物储层加固开采模拟反应釜100的具体结构详见前述实施例。由于本清洁机器人系统采用了前述实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0075]
本实施例中，试验装置1000还可以包括注入控制系统200、供海水系统300、供气系统400、供微生物系统500、供胶结液系统600、水合物开采系统700；
[0076]
注入控制系统200与釜体10的反应腔连通；供海水系统300的出口通过注入控制系
pasteurii以冻干粉的状态真空干燥保藏于安踣瓶，首先配置好液体培养基，液体培养基成分为酵母粉20g/l，nh4cl 10g/l，mnso4·
h2o10mg/l，nicl
·
6h2o 24mg/l，并用1m的naoh调节至ph＝9.0。将液体培养基经121℃，30min条件下高温蒸汽灭菌后，放入无菌操作台冷却待用，用酒精灯加热安踣瓶上部，然后滴几滴水使之破裂，用镊子取出内管，打开棉塞。用无菌移液器吸取1ml液体培养基注入内管中，使冻干粉溶解，将溶解后的巴氏芽孢杆菌sporosarcina pasteurii倒入6ml液体培养基的培养管中，混合均匀得到菌液。
[0084]
供胶结液系统600中胶结液的具体配置方法为：将cacl2和尿素溶解于水，配制成0.5m的cacl2和0.75m的尿素混合液，同时补充3g/l的牛肉膏，即得到胶结液。
[0085]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，其特征在于，包括：釜体，所述釜体包括多个釜体单元，多个所述釜体单元沿竖直方向依次堆叠，以围合形成反应腔，所述反应腔用于放置人工海水、甲烷或者二氧化碳气体、菌液以及胶结液，以在所述反应腔内形成水合物储层；上端盖，所述上端盖盖设于所述釜体中位于最上方的釜体单元的上端，并开设有间隔设置的第一注入口和井筒外接口；下端盖，所述下端盖盖设于所述釜体中位于最下方的釜体单元的下端，并开设有第二注入口；井筒，所述井筒的一端由所述井筒外接口插入所述釜体的内部，且所述井筒具有连通所述反应腔的开采口，以为所述反应腔内水合物储层的分解提供降压和生产通道；传感器组件，所述传感器组件设于所述反应釜，用于获取加固-分解过程中水合物储层的温度、压力、含水量、水合物饱和度、变形、强度、矿物组分的分布。2.如权利要求1所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，其特征在于，所述上端盖与所述釜体中位于最上方的釜体单元之间设有第一密封圈。3.如权利要求2所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，其特征在于，所述上端盖与所述釜体中位于最上方的釜体单元之间形成有第一环形槽，所述第一密封圈安装于所述第一环形槽内。4.如权利要求1所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，其特征在于，所述下端盖与所述釜体中位于最下方的釜体单元之间设有第二密封圈。5.如权利要求4所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，其特征在于，所述下端盖与所述釜体中位于最下方的釜体单元之间形成有第二环形槽，所述第二密封圈安装于所述第二环形槽内。6.如权利要求1所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，其特征在于，相邻的两个所述釜体单元之间设有第三密封圈。7.如权利要求6所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，其特征在于，相邻的两个所述釜体单元之间形成有第三环形槽，所述第三密封圈安装于所述第三环形槽内。8.如权利要求1所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，其特征在于，所述井筒与所述井筒外接口之间设有密封胶圈；且/或，所述传感器组件包括tdr探头，所述tdr探头设有多个，多个所述tdr探头沿釜体轴向间隔分布；且/或，所述传感器组件包括电阻率探头，所述电阻率探头设有多个，多个所述电阻率探头沿釜体轴向间隔分布；且/或，所述传感器组件包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和所述温度传感器均设有多个，多个所述压力传感器和多个所述温度传感器均沿所述釜体的轴向间隔分布。9.如权利要求1所述的组装式水合物储层加固开采模拟反应釜，其特征在于，所述组装式水合物储层加固开采模拟反应釜还包括恒温装置，所述恒温装置以无水乙醇为循环介质，用于调控所述反应腔内的温度。10.一种试验装置，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的组装式水合物储
层加固开采模拟反应釜。

技术总结
本发明公开一种组装式水合物储层加固开采模拟反应釜和试验装置，组装式水合物储层加固开采模拟反应釜包括釜体、上端盖、下端盖、井筒、传感器组件；釜体用于放置人工海水、甲烷或者二氧化碳气体、菌液以及胶结液，以在釜体内形成水合物储层，釜体包括多个釜体单元，多个釜体单元沿竖直方向依次堆叠，以围合形成反应腔；井筒为反应腔内水合物储层的分解提供降压和生产通道；传感器组件设于反应釜，用于获取加固-分解过程中水合物储层的温度、压力、含水量、水合物饱和度、变形、强度、矿物组分的分布。本发明提供了一种组装式反应釜，以满足在釜体不同尺寸的条件下水合物储层相关的反应。不同尺寸的条件下水合物储层相关的反应。不同尺寸的条件下水合物储层相关的反应。


技术研发人员：王誉泽 杨明 杨建宇 朱金龙 陈永顺
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：2022.09.01
技术公布日：2023/1/6