天然气水合物多相流检测工具设计及实验研究*

邓江，王国荣，谢冲，周守为，钟林

1. 西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500

2. 中国海洋石油集团有限公司，北京 100010

3. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室/ 西南石油大学，四川成都 610500

天然气水合物被认为是继页岩气、致密砂岩气、煤层气、油砂等之后最具潜力的清洁能源之一，在我国储量丰富，具有广阔开发前景［1］。但是，天然气水合物在开采过程中复杂的相变及运移规律是目前制约其大规模开发的主要技术瓶颈之一［2］。因此，原位开采环境下天然气水合物相变及运移规律的检测、认知手段和理论方法是当前天然气水合物开发领域的热点问题。

现有随钻测量工具（例如LWD） 在传统石油天然气勘探开发过程中扮演了非常重要的角色，具有识别地层岩石物理参数、水合物理化性质［3-4］的能力，但其尚不具备对天然气水合物开采过程中多相流动特性的检测功能。目前，借助于粒子图像测量［5］（PIV 技术）、高速摄影测量以及基于单帧单曝光的流场图像测量等技术［6］在流型［7-10］、相态［11-12］以及空隙率［13-14］等定性研究方面以及喷雾水滴的粒径、速度方向角检测［15］、管道煤粉颗粒速度与粒径分布［16］、射流卷吸流场速度场、加速度场［17］等定量研究方面开展了不少工作。

结合多相流检测技术，本文设计了一套随钻检测工具，以期建立对非成岩天然气水合物采掘环境的认识，并对非成岩天然气水合物破碎多相流管道内的流动特性及参数进行检测。通过实验对该装置的颗粒可见性进行了验证，并采用一系列图像处理方法提取了流体中的粒度分布。……