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原文传递测试水合物储层力学特性的实验装置及实验方法

专利名称：	测试水合物储层力学特性的实验装置及实验方法
摘要：	本发明提供了一种测试水合物储层力学特性的实验装置及实验方法，该测试水合物储层力学特性的实验装置包括：反应釜，其设有钻井液入口和钻井液出口；岩心剪切机构，其包括剪切驱动机构和剪切刀具，剪切刀具设于反应釜内，剪切驱动机构与剪切刀具连接，剪切驱动机构能够驱动剪切刀具移动，以对设置于反应釜内的岩心试件进行剪切；岩心夹持机构，其包括夹持驱动机构和支撑机构，夹持驱动机构与支撑机构连接，夹持驱动机构能够驱动支撑机构运动至与岩心试件的侧壁抵接，以阻止岩心试件受剪切刀具剪切时发生移动。采用本发明，便于研究钻井液侵入及冲蚀作用对水合物储层力学特性的影响。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国石油天然气集团有限公司;中国石油集团工程技术研究院有限公司
发明人：	王韧;汪奇兵;王建龙;屈沅治;程荣超;王金堂;刘天乐;张志磊;孙慧翠;孙金声
专利状态：	有效
申请日期：	2020-09-17T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-18T00:00:00+0800
申请号：	CN202010980354.2
公开号：	CN114199696A
代理机构：	北京三友知识产权代理有限公司
代理人：	韩嫚嫚;赵燕力
分类号：	G01N3/24;G01N3/04;G01N3/02;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/24;G01N3/04;G01N3/02
申请人地址：	100007 北京市东城区东直门北大街9号;
主权项：	1.一种测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，包括：反应釜，其设有钻井液入口和钻井液出口；岩心剪切机构，其包括剪切驱动机构和剪切刀具，所述剪切刀具设于所述反应釜内，所述剪切驱动机构与所述剪切刀具连接，所述剪切驱动机构能够驱动所述剪切刀具移动，以对设置于所述反应釜内的岩心试件进行剪切；岩心夹持机构，其包括夹持驱动机构和支撑机构，所述夹持驱动机构与所述支撑机构连接，所述夹持驱动机构能够驱动所述支撑机构运动至与所述岩心试件的侧壁抵接，以阻止所述岩心试件受所述剪切刀具剪切时发生移动。 2.根据权利要求1所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述支撑机构包括第一弧形板和第二弧形板，所述第一弧形板和所述第二弧形板相对设置，且能够相向运动至与所述岩心试件的相对的两侧抵接。 3.根据权利要求1或者权利要求2所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述剪切刀具沿水平方向移动，以对所述岩心试件进行剪切。 4.根据权利要求3所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述岩心夹持机构包括至少两个所述支撑机构，至少两个所述支撑机构分别设置于所述剪切刀具的上方和所述剪切刀具的下方。 5.根据权利要求2所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述第一弧形板的运动方向、所述剪切刀具的运动方向和所述第二弧形板的运动方向均沿水平方向；并且，所述第一弧形板的运动方向与所述剪切刀具的运动方向相错开，所述第二弧形板的运动方向与所述剪切刀具的运动方向相错开。 6.根据权利要求2所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述岩心夹持机构包括至少两个所述夹持驱动机构，所述第一弧形板和所述第二弧形板分别连接有所述夹持驱动机构；所述夹持驱动机构包括固设的夹持螺母和连接于所述夹持螺母的夹持推杆；与所述第一弧形板连接的夹持驱动机构中，所述夹持推杆的设于所述反应釜内的一端与所述第一弧形板连接，相对于所述夹持螺母转动所述夹持推杆，能驱动所述第一弧形板向所述岩心试件移动；与所述第二弧形板连接的夹持驱动机构中，所述夹持推杆的设于所述反应釜内的一端与所述第二弧形板连接，相对于所述夹持螺母转动所述夹持推杆，能驱动所述第二弧形板向所述岩心试件移动。 7.根据权利要求1所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述钻井液入口连接有钻井液泵入系统，所述钻井液出口连接有回压卸荷系统。 8.根据权利要求1所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述剪切刀具包括岩心剪切环，所述岩心剪切环能包围所述岩心试件，所述剪切驱动机构驱动所述岩心剪切环移动的方向与所述岩心剪切环的轴向相垂直。 9.根据权利要求8所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述岩心剪切环呈圆环状。 10.根据权利要求8所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述剪切驱动机构包括剪切电机、固设的剪切螺母和连接于所述剪切螺母的剪切丝杠，所述剪切丝杠垂直于所述岩心剪切环的轴向，所述剪切丝杠的第一端与所述剪切电机连接，所述剪切丝杠的第二端与所述岩心剪切环连接。 11.根据权利要求10所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述剪切驱动机构包括剪切连接杆，所述剪切丝杠的第二端设有球头顶针，所述剪切连接杆的第一端设有与所述球头顶针抵接的抵接部，所述岩心剪切环连接于所述剪切连接杆的第二端。 12.根据权利要求1所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述反应釜设有气体注入口。 13.根据权利要求12所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述反应釜内设有用于放置所述岩心试件的岩心盛放台；所述气体注入口设于所述岩心盛放台的台面。 14.根据权利要求1所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括岩心上覆压力加载机构，所述岩心上覆压力加载机构能够对设置于所述反应釜内的岩心试件向下施加压力。 15.根据权利要求14所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述岩心上覆压力加载机构包括固设于所述反应釜的顶部的加载缸、和安装于所述加载缸的加载柱塞，所述加载柱塞能在所述反应釜内上下移动。 16.根据权利要求1所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述反应釜包括机体安装底板、上部釜体和下部釜体，所述下部釜体安装于所述机体安装底板，所述上部釜体可拆卸地安装于所述下部釜体。 17.根据权利要求16所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括釜体提升机构，所述釜体提升机构包括固接于所述机体安装底板的提升架体、固接于所述提升架体的提升螺母、和安装于所述提升螺母的提升丝杠，所述提升丝杠的下端与所述上部釜体连接。 18.根据权利要求17所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述提升架体包括提升支撑板和多个提升拉杆，所述提升支撑板位于所述上部釜体的上方，所述提升拉杆沿竖直方向设置，多个所述提升拉杆环绕所述反应釜分布，所述提升拉杆的下端固接于所述机体安装底板，各个所述提升拉杆的上端均与所述提升支撑板固接；所述提升螺母固接于所述提升支撑板；并且，所述上部釜体设有多个直线轴套，所述提升拉杆穿设于所述直线轴套。 19.根据权利要求1所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，其特征在于，所述反应釜的侧壁设置有可视窗。 20.一种测试水合物储层力学特性的实验方法，其特征在于，采用权利要求1-19中任一项所述的测试水合物储层力学特性的实验装置，包括：步骤S10，将岩心试件设置于所述反应釜内；步骤S21，所述夹持驱动机构驱动所述支撑机构运动至偏离所述岩心试件；步骤S22，通过所述钻井液入口向所述反应釜内通入钻井液，所述钻井液通过所述钻井液出口排出；步骤S30，所述夹持驱动机构驱动所述支撑机构运动至与所述岩心试件的侧壁抵接，所述剪切驱动机构驱动所述剪切刀具移动，对岩心试件进行剪切。 21.根据权利要求20所述的测试水合物储层力学特性的实验方法，其特征在于，所述步骤S10包括：步骤S11，将岩心骨架设置于所述反应釜内；步骤S12，对所述反应釜内进行抽真空处理；步骤S13，将合成水合物所需的气体注入所述反应釜，使水合物形成于岩心骨架内部。 22.根据权利要求21所述的测试水合物储层力学特性的实验方法，其特征在于，所述步骤S10还包括：步骤S14，降低所述反应釜内压力；步骤S15，调高所述反应釜内压力，将合成水合物所需的气体注入所述反应釜，使水合物形成于岩心骨架内部；所述步骤S14和所述步骤S15在所述步骤S13之后依次实施。
所属类别：	发明专利