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龙图腾网获悉大连理工大学;中国科学院武汉岩土力学研究所申请的专利一种研究水合物开采过程中井筒失稳与气体泄漏装置及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116517529B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310486881.1，技术领域涉及：E21B49/00；该发明授权一种研究水合物开采过程中井筒失稳与气体泄漏装置及方法是由孙翔;程凡宝;刘煊吉;宋永臣;李洋辉;吴鹏;陈之祥;刘卫国设计研发完成，并于2023-05-04向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种研究水合物开采过程中井筒失稳与气体泄漏装置及方法在说明书摘要公布了：本发明属于岩土工程领域，公开了一种研究水合物开采过程中井筒失稳与气体泄漏装置及方法，装置包括反应釜系统、井系统、水合物生成系统、水合物开采系统和监测系统。该装置实现了水合物开采过程中井筒失稳和气体泄漏的实时监测。与传统研究装置相比，考虑开采中的流固耦合过程，即水合物相变和沉积物作用下，沉积物储层变形对井筒、固井水泥环的挤压和剪切破坏，导致气体沿变形井筒逃逸泄漏，而这会引起对固井水泥环的剥离和井筒的腐蚀，加速井筒及水泥环的失稳，进一步阻碍气水产出。该装置对实验室条件下研究水合物开采过程的沉积物和井筒的流固耦合作用具有一定指导意义。

本发明授权一种研究水合物开采过程中井筒失稳与气体泄漏装置及方法在权利要求书中公布了：1.一种研究水合物开采过程中井筒失稳与气体泄漏装置，其特征在于，该研究水合物开采过程中井筒失稳与气体泄漏装置包括反应釜系统（1）、井系统（2）、水合物生成系统（3）、水合物开采系统（4）和监测系统（5）； 反应釜系统（1）包括反应釜（11）和恒温腔（12）；反应釜（11）由耐压不锈钢内胆和不锈钢外壳制成，壳层中间留空，为恒温腔（12）；反应釜（11）为正方体，内部为正方体空腔；反应釜（11）顶部为正方形上盖，上盖中间留有井孔；反应釜（11）的四个侧壁面的四个边角处设有通孔，通孔是通透且光滑的，围压装置的导向轴（312）穿过通孔连接围压加载板（318）；反应釜（11）各侧壁面中心设有螺纹孔，螺纹孔是通透且内有螺纹的，围压装置的丝杠（316）穿过螺纹孔连接围压压头（317）；反应釜正方体空腔内用于放置被橡胶膜（39）包裹的试样； 井系统（2）包括井筒（21）、环形可视窗（24）和气体收集装置（25）；井筒（21）穿过反应釜（11）的上盖，伸入至试样中心偏下处，井筒（21）自上而下分为三个部分：第一部分在反应釜（11）外侧，此处井筒（21）包括套管（22），套管（22）外壁设有气体监测探针（53），并在套管（22）外侧设有密封的环形可视窗（24），环形可视窗（24）用于实时观测沿井泄漏气泡的变化，并通过管线连接气体收集装置（25）；第二部分在试样中心偏上层，此处的井筒（21）是由套管（22）和水泥环（23）由内而外组成；第三部分在试样中心偏下层，此处的井筒（21）包括套管（22）和水泥环（23），且套管外壁设有气体监测探针（53）和应变片（55）； 水合物生成系统（3）包括围压装置、轴压装置、恒温装置和进液装置； 围压装置包括围压架（31）和围压加载板（318）；围压加载板（318）是向试样施加均匀应力的接触板，围压加载板（318）紧密贴合试样侧壁；围压架（31）是向围压加载板（318）施加均匀应力，其包括围压架上端面（311）、导向轴（312）、自动调节器（313）、直线轴承（314）、围压架下端面（315）、丝杠（316）、矩形围压压头（317）和支架（319）；围压架（31）水平放置，且设在反应釜（11）外壁的外侧；围压架上端面（311）和围压架下端面（315）的边角处设有通孔，导向轴（312）穿过设有直线轴承（314）的通孔，并通过螺栓固定在围压加载板（318）上，导向轴（312）保证矩形围压压头（317）垂直于围压加载板（318），以向试样施加均匀应力；围压架下端面（315）的左右两侧分别通过支架（319）与相邻的围压架下端面焊接在一起，形成内力自平衡架，以防止给围压加载板（318）施加应力时，扭矩过大、发生弯曲；自动调节器（313）穿过围压架下端面（315）连接丝杠（316），丝杠（316）焊接在矩形围压压头（317）中心处，矩形围压压头（317）与围压加载板（318）通过螺栓连接；通过自动调节器（313）伸缩丝杠（316），将力均匀的传给压力分散给矩形围压压头（317），围压压头再将压力均匀地传给围压加载板（318）； 轴压装置包括进水阀（36）、轴压水泵（37）和轴压柔性囊（38）；轴压水泵（37）是通过向轴压柔性囊（38）内充注水为试样施加轴向应力，轴压水泵（37）通过管线连接进水阀（36），进水阀（36）通过管线穿过反应釜（11）的外壁连接轴压柔性囊（38）；轴压柔性囊（38）是一个环形的水囊，其直接与试样接触，用于隔绝施压的水和试样，为试样营造一个封闭的环境，其在反应釜（11）内包裹住井筒（21），位于反应釜上盖的内侧； 恒温装置包括恒温水浴（34）和循环管线（32）；恒温水浴（34）通过循环管线（32）连接恒温腔（12），在恒温腔（12）内循环冷却液； 进液装置包括进液阀（33）、孔隙水泵（35）和多孔烧结板（310）；孔隙水泵（35）通过管线连接进液阀（33），进液阀（33）通过管线穿过反应釜（11）的底座连接多孔烧结板（310），多孔烧结板（310）紧贴试样底部，多孔烧结板（310）保证去离子水均匀地自下而上进入试样； 水合物开采系统（4）包括依次相连的背压阀（41）、气液分离器（42）和分解气瓶组（43）；所述背压阀（41）通过管线连接井筒（21）；气液分离器（42）分为上中下三部分，中部实现气体分离功能，下部实现液体收集功能，上部通过管线连接分解气瓶组（43）； 监测系统（5）包括计算机（51）、流量监测仪（52）、气体监测探针（53）、气体流量计（54）、应变片（55）、压力传感器（56）、高密度电导率线点（57）和绝缘涂层（58）；监测系统包括三个功能作用：一是监测储层物性变化；一是监测气体泄漏；三是监测井筒受力变化； 所述监测储层物性变化的作用是分析气体泄漏或井筒失稳对物性变化影响规律，该作用对应包括高密度电导率线点（57）和绝缘涂层（58）；矩阵式的高密度电导率线点（57）位于围压加载板（318）内侧壁，该装置涂抹绝缘涂层（58），通过计算机（51）将实验过程中的电导率变化转变为对应的物性变化； 所述监测气体泄漏的作用是实时监测气体沿井壁泄漏，该作用对应包括气体监测探针（53）、气体流量计（54）和流量监测仪（52）；气体监测探针（53）一组等距布设在反应釜（11）顶部外侧的井筒（21）外壁上，另一组等距布设在试样中心偏下的井筒套管（22）外壁上；两组气体监测探针（53）分别通过导线连接气体流量计（54），气体流量计（54）通过导线连接流量监测仪（52），流量监测仪通过导线连接计算机（51）； 所述监测井筒受力变化的作用是实时监测水合物开采过程中井筒受力变化，分析井筒稳定性，该作用对应包括应变片（55）和压力传感器（56）；应变片（55）和压力传感器（56）位于试样中心偏下的井筒套管（22）外壁上，分别用于监测井筒周围的应变和应力，所有信号通过导线连接计算机（51）采集。

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