注入点距离对CO2置换天然气水合物的影响模拟方法

本发明涉及天然气水合物开采，具体涉及一种注入点距离对co2置换天然气水合物的影响模拟方法。

背景技术：

1、置换法开采天然气是指将co2(或co2的混合气)注入到天然气水合物储层，置换出水合物中的甲烷，同时将co2埋存于天然气水合物储层。这种方法利用了co2比甲烷更易于形成水合物的特性。通过钻井平台将co2注入天然气水合物储层，将其中的甲烷置换出来。同时，二氧化碳会以水合物的形式被封存在储层中，这样既可以实现天然气的开采，又可以降低碳排放量，减缓温室效应，具有双重效益。

2、然而，co2注入天然气水合物储层时，如何确定相邻两个注入点之间距离是十分关键的技术问题，如果相邻两个注入点之间距离过大，可能导致离注入点较远的储层无法充分与co2气体接触，导致置换效率降低，若相邻两个注入点之间距离过小，则会增加开采成本，要解决这一问题，必须弄清co2注入天然气水合物储层时的有效作用范围，也即是说，需要弄清注入点距离对co2置换天然气水合物的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种注入点距离对co2置换天然气水合物的影响模拟方法，其可以模拟不同注入点距离对co2置换天然气水合物的效率的影响。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、本发明提供了一种注入点距离对co2置换天然气水合物的影响模拟方法，包括：

4、一种注入点距离对co2置换天然气水合物的影响模拟方法，包括：

5、该方法对应的注入点距离对co2置换天然气水合物的影响模拟装置包括：

6、反应筒，所述反应筒的下端均匀开设有若干个进气口，各个所述进气口上均设置有进气阀，所述反应筒的上端设置有第一排气口，所述第一排气口上设置有第一排气阀；

7、压力保持机构，所述压力保持机构用于调节所述反应筒内的压力；

8、注气机构，所述注气机构包括甲烷气罐、二氧化碳气罐及注入驱动件，所述注入驱动件的进口与所述甲烷气罐及所述二氧化碳气罐均连通，所述注入驱动件的出口与各个所述进气口均连通；

9、制冷机构，所述制冷机构用于对所述反应筒内制冷至预设温度；

10、区域分隔机构，所述区域分隔机构包括升降板、若干个同心布置的分隔环及升降驱动件，各个分隔环的一端均固定于所述升降板的下端面，所述升降板上开设有若干个与各个所述分隔环连通的第二排气口，所述升降驱动件与所述升降板连接；

11、检测机构，所述检测机构用于分别检测所述第一排气口及各个第二排气口排出的气体中的甲烷含量及二氧化碳含量；

12、所述注入点距离对co2置换天然气水合物的影响模拟方法包括如下步骤：

13、s1、加料：将粉砂和去离子水的混合物装入反应筒内；

14、s2、天然气水合物合成：通过注气机构向反应筒内注入甲烷，注入甲烷时，从各个进气口同步注入甲烷，以使甲烷能均匀混入反应筒内的混合物中，之后通过制冷机构使反应筒内的温度降低至预设温度，使反应筒内的温度和压力保持在适合生成天然气水合物的范围内，天然气水合物开始形成，反应筒内的压力降低；

15、s3、二氧化碳注入：当反应筒内的压力保持稳定后，开启第一排气阀，使所述反应筒上部的气体少量排出，反应筒内压力降低到第一预设压力后关闭第一排气阀，然后通过注气机构向位于反应筒的中心的进气口注入二氧化碳气体，反应筒内压力增加到第二预设压力后停止注入二氧化碳气体，然后开启第一排气阀进行排气，如此重复多次，每次排出反应筒上部的气体时，均通过检测机构检测排出的气体中的甲烷含量及二氧化碳含量，当排出的气体中的甲烷含量降低至预设浓度时，停止二氧化碳注入；

16、s4、二氧化碳置换甲烷：通过压力保持机构使反应筒内保持在预设的置换压力下，再通过升降驱动件驱动升降板及各个分隔环向下移动，直至各个分隔环的下端与反应筒的内底面抵接，此时，各个分隔环将反应筒内的泥沙水混合物分隔成若干个互不连通的部分，每隔第一预设时间，通过各个第二排气口及第一排气口排出微量的气体，检测排出的气体的甲烷含量及二氧化碳含量，得出各个分隔环内的混合物二氧化碳置换甲烷的量随时间的关系；

17、s5、比较结果：比较各个分隔环内的混合物二氧化碳置换甲烷的量随时间的关系，得出注入点距离对co2置换天然气水合物的影响；

18、s6、分别改变步骤s1中的混合物的含水率及粉砂粒度，重复步骤s1-s5，得出混合物的含水率及粉砂粒度对co2置换天然气水合物的影响。

19、在一些实施例中，所述压力保持机构包括调压筒、调压活塞及调压驱动件，所述调压筒固定于所述反应筒内，所述反应筒的上端还开设有调压筒连通的连通孔，所述调压活塞密封滑动设置于所述调压筒内，所述调压驱动件与所述调压活塞连接、并用于驱动所述调压活塞移动。

20、在一些实施例中，所述反应筒的上端还开设有与所述调压筒连通的两个导向孔；所述调压驱动件包括两个导杆、横杆及调压驱动气缸，两个所述导杆分别滑动插设于两个所述导向孔内，所述横杆的两端分别与两个所述导杆的上端固定连接，所述调压驱动气缸的缸体固定于所述反应筒，所述调压驱动气缸的输出轴与所述横杆固定连接。

21、在一些实施例中，所述注入驱动件包括气泵及进气管，所述进气管与所述甲烷气罐的出口及所述二氧化碳气罐的出口均连通，所述甲烷气罐的出口及所述二氧化碳气罐的出口分别设置有第一出气阀及第二出气阀，所述气泵的出口与各个所述进气口均连通。

22、在一些实施例中，所述注入驱动件还包括分配器，所述分配器的进口与所述气泵的出口连通，所述分配器的各个出口分别与对应的所述进气口连通。

23、在一些实施例中，所述注入驱动件还包括第一三通阀、第二三通阀、第一支管及第二支管，所述第一三通阀的第一接口与位于反应筒的中心的进气口连通，所述第一三通阀的第二接口与所述分配器的一个出口连通，所述第一三通阀的第三接口与所述第二支管的一端连通，所述第二三通阀的第一接口与所述气泵的出口连通，所述第二三通阀的第二接口与所述第一支管的一端连通，所述第一支管的另一端与所述分配器的进口连通，所述第二支管的另一端与所述第二三通阀的第三接口连通。

24、在一些实施例中，所述反应筒上还开设有若干个与各个所述第二排气口一一对应的穿孔；所述区域分隔机构还包括若干个第一连接弯管、若干个连接软管及若干个第二连接弯管，各个所述第一连接弯管的一端分别与对应的第二排气口连通，各个所述第一连接弯管的另一端分别与对应的所述连接软管的一端连接，各个所述连接软管的另一端分别与对应的所述穿孔连通，各个所述第二连接弯管的一端分别与对应的所述穿孔连通，各个所述第二连接软管上均设置有采样阀。

25、在一些实施例中，所述反应筒上还开设有两个插孔；所述升降驱动件包括两个升降驱动气缸，所述升降驱动气缸的输出轴穿过所述插孔后与所述升降板固定连接。

26、在一些实施例中，所述插孔的内壁上嵌设有密封圈。

27、在一些实施例中，所述升降驱动件还包括两个支座，两个支座固定于所述反应筒上，两个所述升降驱动气缸的缸体分别固定于两个所述支座。

28、与现有技术相比，本发明提供的注入点距离对co2置换天然气水合物的影响模拟方法装置的有益效果是：通过升降驱动件驱动升降板及各个分隔环向下移动，直至各个分隔环的下端与反应筒的内底面抵接，此时，各个分隔环将反应筒内的泥沙水混合物分隔成若干个互不连通的部分，每隔第一预设时间，通过各个第二排气口及第一排气口排出微量的气体，检测排出的气体的甲烷含量及二氧化碳含量，得出各个分隔环内的混合物二氧化碳置换甲烷的量随时间的关系，由于不同的分隔环距离反应筒的中心的距离都不相等，而二氧化碳是通过的反应筒的中心进气口注入的，这样各个分隔环距离二氧化碳注入点的距离都不同，通过比较各个分隔环内二氧化碳置换甲烷的效率，从而可模拟不同注入点距离对co2置换天然气水合物的效率的影响。