一种天然气水合物钻采出砂监测系统

技术领域

本发明属于天然气水合物探测＝技术领域，具体涉及一种天然气水合物钻采出砂监测系统。

背景技术

天然气水合物又称“可燃冰”，是一种继煤、油之后的又一清洁能源，在大陆永久冻土带和海洋环境中储量巨大，天然气水合物开采过程中存在储层出砂现象，大量出砂会引起开采设备破坏和地质灾害，制约了天然气水合物的安全开采。近年来，国内外多次实施天然气水合物试采作业，大多因试采过程中出砂严重而被迫终止。因此，天然气水合物出砂监测成为不可或缺的一步。专利CN114091224A公开了一种预测预测海域天然气水合物储层出砂范围和程度的方法，主要依赖于海域水合物储层弱胶结或未胶结的特点，通过储层流体侵蚀准则确定砂粒启动临界流速，又基于天然气水合物藏开采数值模拟方法，考虑了天然气水合物相平衡、天然气水合物分解动力学和孔隙体积变化，创新性地融合了微观砂粒启动研究与宏观大尺度水合物开发数值模拟研究，从而确定了大尺度天然气水合物储层出砂范围和程度，做到了定量分析储层出砂范围动态和储层含砂浓度变化，为海域天然气水合物储层出砂预测及安全评价提供支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气水合物钻采出砂监测系统，解决目前天然气水合物钻采出砂无法监测的问题，填补天然气水合物钻采出砂监测的空白。

为实现上述目的，本发明涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统，包括网线、电源线、控制盒、压力釜盖、水下摄像机、压力釜主体、筛管、排水管、分离器舱盖、浊度传感器固定架、浊度传感器和分离器舱体；压力釜盖密封固定在压力釜主体顶部开口处形成压力釜，压力釜盖上开设压力釜进水口，压力釜主体底部开设压力釜出水口，筛管底部密封固定在压力釜主体腔体底部且与压力釜出水口连通，水下摄像机密封固定在筛管顶部且水下摄像机的摄像头对准筛管内，分离器舱盖密封固定在分离器舱体上部开口处形成分离器，在分离器舱盖上开设分离器进水口，压力釜出水口通过排水管与分离器进水口连接，浊度传感器通过浊度传感器固定架固定在分离器舱体内，控制盒通过网线和电源线与水上设备连接，水下摄像机和浊度传感器分别与控制盒连接，实现数据互换。

优选地，压力釜出水口设置在压力釜主体底部中心位置。

具体地，控制盒固定在压力釜外且固定在压力釜盖外表面。

具体地，本发明涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统，还包括摄像机尾线、压力釜转接盖和水密缆，压力釜转接盖通过螺栓固定在压力釜盖底部，水密缆一端与水下摄像机连接，另一端密封穿过压力釜转接盖和压力釜盖外接控制盒。

具体地，本发明涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统，还包括浊度传感器尾线和分离器转接盖，分离器转接盖通过螺栓固定在分离器舱盖底部中心位置，浊度传感器固定架顶部抵靠在分离器转接盖上，浊度传感器固定架底部抵靠在分离器舱体底部中心位置，浊度传感器置于浊度传感器固定架内部，与浊度传感器连接的浊度传感器尾线密封穿过分离器转接盖和分离器舱盖外接控制盒3。

本发明发涉及的筛管是由多层筛网组组成的，最小孔径在200um，。

本发明涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统，还包括垫片，在水下摄像机与压力釜盖之间设置固定密封用的垫片。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：(1)设置压力釜和分离器两个密封舱体，实现对筛管内混合气的有效视频数据采集，同时保证浊度传感器的正常使用，避免大块沙子对浊度传感器使用寿命的影响；(2)实现对筛管内图像数据和浊度信息的实时采集，及时获得天然气水合物浊度信息、气液流状态，及时获取防砂装置(筛管)失效信息及失效时天然气水合物状态，便于作业者更直观的观察。

附图说明

图1为本发明涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统结构示意图。

具体实施方式

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做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。

实施例1

如图1所示，本实施例涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统，包括网线1、电源线2、控制盒3、压力釜盖5、水下摄像机9、压力釜主体10、筛管11、排水管12、分离器舱盖14、浊度传感器固定架16、浊度传感器17和分离器舱体18；其中，压力釜盖5和压力釜主体10构成压力釜，分离器舱盖14和分离器舱体18构成分离器，压力釜盖5密封固定在压力釜主体10顶部开口处形成压力釜，压力釜盖5上开设压力釜进水口，压力釜主体10底部开设压力釜出水口，筛管11底部密封固定在压力釜主体10腔体底部且与压力釜出水口连通，水下摄像机9密封固定在筛管11顶部且水下摄像机9的摄像头对准筛管11内，采集筛管11内的视频数据，分离器舱盖14密封固定在分离器舱体18上部开口处形成分离器，在分离器舱盖14上开设分离器进水口，压力釜出水口通过排水管12与分离器进水口连接，浊度传感器17通过浊度传感器固定架16固定在分离器舱体18内，用于检测分离器内天然气水合物的浑浊度，控制盒3通过网线1和电源线2与水上设备连接，水下摄像机9和浊度传感器17分别与控制盒3连接，实现数据互换。

优选地，压力釜出水口设置在压力釜主体10底部中心位置。

具体地，控制盒3固定在压力釜外，且固定在压力釜盖5外表面。

具体地，本实施例涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统，还包括摄像机尾线4、压力釜转接盖6和水密缆8，压力釜转接盖6通过螺栓固定在压力釜盖5底部，水密缆8一端与水下摄像机9连接，另一端密封穿过压力釜转接盖6和压力釜盖5外接控制盒3。

具体地，本实施例涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统，还包括浊度传感器尾线13和分离器转接盖15，分离器转接盖15通过螺栓固定在分离器舱盖14底部中心位置，浊度传感器固定架16顶部抵靠在分离器转接盖15上，浊度传感器固定架16底部抵靠在分离器舱体18底部中心位置，浊度传感器17置于浊度传感器固定架16内部，与浊度传感器17连接的浊度传感器尾线13密封穿过分离器转接盖15和分离器舱盖14外接控制盒3。

本实施例涉及的筛管是由多层筛网组组成的，最小孔径在200um，起到初步过滤的作用。

本实施例涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统，还包括垫片7，在水下摄像机9与压力釜盖5之间设置固定密封用的垫片7，通过垫片将水下摄像机9固定在压力釜盖5与筛管11之间。

本实施例涉及的天然气水合物钻采出砂监测系统具体使用方法为：通过压力釜进水口将含有水、沙子、CH4的混合物通入压力釜内，内压强为35MPa，采用水下摄像机观测筛管内的出砂情况，筛管内的水、CH4及少许的沙子混合物通过排水管进入分离器内测量浊度，控制盒为水下摄像机9和浊度传感器17提供电能，同时将两者测量的数据上传至水上设备(数据处理终端)。