(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211003046.X (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 南方海洋科学与工程广东省实验室 （广州） 地址 510000 广东省广州市南沙区南沙街 资讯科技园海 滨路1119号 申请人 广州海洋地质调查局 (72)发明人 黄鑫　梁金强　赖洪飞　匡增桂　 (74)专利代理 机构 广州君咨知识产权代理有限 公司 44437 专利代理师 谭启斌 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种模拟天然气水合物分解所引起地层滑 塌的方法 (57)摘要 本发明公开一种模拟天然气水合物分解所 引起地层滑塌的方法， 包括： 铺设多孔介质形成 地层体； 预埋加速度传感器、 应力传感器和位移 传感器， 连接气瓶和真空接口， 放气调压口连接 电磁阀； 将釜体放置于可调节温度的试验箱内； 摄像机正对于釜体上的视窗， 以能够拍摄到釜体 的内腔； 空气抽出形成真 空后， 注入混合气体， 静 置一段时间， 等待形成水合物， 实时测量内腔的 温度和气体压力， 并拍摄形成视频记录， 待内腔 的气体压力稳定不变一定时间后， 判定天然气水 合物合成结束； 将釜体调整一定倾斜角度； 调整 气体压力， 模拟降压开采过程； 根据测量的数据 分析产生 地层滑塌的临界开采条件。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115468954 A 2022.12.13 CN 115468954 A 1.一种模拟天然气水合物分解所引起 地层滑塌的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 向釜体的内腔铺设多孔介质， 以形成具有一定厚度的地层体， 在铺设的多孔介 质之间添加一定的水分， 以及设置与真实环境相同的孔隙率、 渗透性及颗粒粘接力的参数； 步骤2： 将加速度传感器、 应力传感器和位移传感器预埋置于多孔介质中， 然后封闭釜 体的釜盖， 将气瓶与固定于釜体上的进气管连通连接， 真空接口与真空泵连通连接， 放气调 压口连接电磁阀， 电磁阀用于调节放气调压口的开合大小， 以通过调整放气量和放气速度 而调整内腔内的压力； 步骤3： 将釜体放置于可调节温度的试验箱内， 以使得空气浴可对整个实验装置进行整 体控温， 试验箱内的环境温度与水合物形成所需要的温度相适应； 步骤4： 将摄 像机正对于釜体上的视窗， 以使得摄 像机能够拍摄到釜体的内腔； 步骤5： 通过真空泵将釜体内腔的空气抽出， 形成真空后， 并在气瓶与进气管连通连接 后， 向内腔输入用于形成水合物的气体， 静置一段时间， 等待形成水合物， 并在水合物形成过程中， 通过预先设置在釜体 内腔中 的温度传感器、 压力传感器实时测 量内腔的温度和气体压力， 以及摄像机拍摄水合物生成 过程并形成视频记录， 待内腔的气体压力稳定不变一定时间(一般不超过24小时)后， 判定天然气水合物合成 结束； 步骤6： 将由当前处于平整放置的釜体调整一定倾 斜角度； 步骤7： 通过预先设置的降压幅度、 降压速率和单级或多级降压， 通过调控电磁 阀而控 制内腔中的气体压力， 完成模拟降压开采天然气水合物的开采过程； 步骤8： 通过摄像机拍摄记录内腔中地层体的运动轨迹， 并结合加速度传感器、 应力传 感器和唯一传感器记录到地层体发生滑坡时的加速度、 应力、 位移记录数据， 分析水合物分 解过程中， 地层滑塌的机理， 并结合降压开采的压力关联， 分析产生地层滑塌的临界开采条 件。 2.根据权利要求1所述的模拟 天然气水合物分解所引起地层滑塌的方法， 其特征在于， 在步骤7中， 还包括通过电加热棒进 行加热， 通过分段或连续的加热模式， 模拟不同温度和/ 或不同压力的降压开采水合物， 从而对不同天然气水合物 注热开采实验工况的模拟。 3.根据权利要求1所述的模拟 天然气水合物分解所引起地层滑塌的方法， 其特征在于， 所属多孔介质采用石英砂颗粒或海洋土样品。 4.根据权利要求1所述的模拟 天然气水合物分解所引起地层滑塌的方法， 其特征在于， 将多孔介质平铺于内腔的内壁表面， 多孔介质形成的地层体的表面未平整或者凹凸起伏。 5.根据权利要求1所述的模拟 天然气水合物分解所引起地层滑塌的方法， 其特征在于， 根据海域 天然气水合物海泥样品现场取样、 室内岩土实验和三维扫描分析法对原结构面构 成以及结构面表面形貌进行分析， 测定到真实水合物的孔隙率、 渗透性及颗粒粘结力物性 参数后， 根据 物性参数， 在铺设的多孔介质之 间添加一定的水分， 多孔介质选取参考真实环 境大致相同的孔隙率、 渗透性及颗粒粘接力的参数。 6.根据权利要求1所述的模拟 天然气水合物分解所引起地层滑塌的方法， 其特征在于， 将摄像机安装在支架上， 并调整好摄像机的高度和拍摄角度， 使得摄像机正对于釜体上 的 视窗。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115468954 A 27.根据权利要求1所述的模拟 天然气水合物分解所引起地层滑塌的方法， 其特征在于， 气体组分为甲烷、 乙烷、 丙烷、 二氧化 碳中的一种或多种组合。 8.根据权利要求1所述的模拟 天然气水合物分解所引起地层滑塌的方法， 其特征在于， 在步骤6中， 通过无极旋转轴调整一定倾斜角度， 釜体通过无极旋转轴安装在底座支架上， 底座支架安装在试验箱内， 从而将釜体放置 于试验箱内进行空气浴， 其中， 釜体调整到一定倾 斜角度后， 通过 无极旋转轴上的旋紧件固定在当前倾 斜角度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115468954 A 3