近日，由自然资源部天然气水合物重点实验室研究团队申报的《天然气水合物试采模拟装置及方法》《水合物开采井管内砾石充填仿真系统及方法》《水合物开采过程中砂对离心泵磨损的测试系统及方法》《裂隙型天然气水合物动态监测装置及其方法》《筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统及方法》《应用于水合物研究的气-水-砂三相人工举升模拟实验系统》等6件发明专利获得国家授权，标志着自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所在海洋天然气水合物开采过程全尺寸仿真模拟领域取得阶段性进展。

传统天然气水合物室内研究存在尺度小、边界效应明显、功能单一等弱点，导致研究结果与工程实际误差较大。全尺寸仿真实验将工程实际条件“搬进”实验室，能够更加贴切地模拟实际工程复杂条件。天然气水合物开采过程全尺寸仿真模拟是沟通室内基础研究与工程实际需求的桥梁，是将室内基础研究结果推向工程应用的最有效手段。

6项国家发明专利中，《天然气水合物试采模拟装置及方法》是水合物开采仿真模拟技术核心专利，该专利公布了实现海洋天然气水合物试采全尺寸（1:1）仿真模拟的基本技术思路、技术装备、测试回路流程；《水合物开采井管内砾石充填仿真系统及方法》提出了综合利用井底定点压力监测、井下声波成像灰度值和均一度综合评价砾石充填质量的方法，建立了在全尺寸条件下实现水合物开采井管内砾石充填仿真模拟的回路流程和模拟方法；《水合物开采过程中砂对离心泵磨损的测试系统及方法》公布了一种水合物开采过程中砂对离心泵磨损的测试系统及测试方法，该方法通过建立地下模拟井筒，向井筒注入一定量的砂和水，模拟水合物开采过程中井筒中水、砂两相混合流体状态，进而在水合物开采井筒条件下，测试不同砂粒径、不同砂浓度和不同流量情况下，砂对离心泵叶轮和导壳的磨损程度；

而《裂隙型天然气水合物动态监测装置及其方法》主要是针对对裂隙型天然气水合物生成、分解过程模拟实时快速测量难题，给出了基于层析成像结果判断裂隙型水合物储层中水合物团簇分布的算法，为裂隙型天然气水合物储层响应特征的表征提供了重要技术手段。《筛网中水合物生成堵塞规律可视化评价系统及方法》公布了能够在不同的降温模式、气液比条件下实时动态监测控砂筛网中水合物二次生成堵塞的三维图版的系统和方法，旨在为天然气水合物开采井不同井身结构条件下井底筛网控砂附加表皮系数计算及精准降压控温方案的制定提供基础数据；《应用于水合物研究的气-水-砂三相人工举升模拟实验系统》则公布了一种能够应用于水合物研究的气‑水‑砂三相人工举升模拟实验系统及方法，该方法通过建立模拟海域天然气水合物试采井下人工举升、井筒携砂测试回路，能够模拟电潜泵的举升过程，并对举升至地面的三相流体进行测量、分离，以经济高效的方法获得电潜泵举升不同比例水合物藏产出物时的工况数据。

青岛海地所自然资源部天然气水合物重点实验室研究团队从2017年启动全尺寸海洋天然气水合物开采仿真模拟技术攻关，目前已经建成了涵盖砾石充填、举升携砂、泵效评估、流动保障等功能于一体的仿真实验井，获批国家发明专利12件，初步形成了海洋天然气水合物开采仿真模拟技术专利集群，构建了核心专利与卫星专利构成的 “1+N” 技术体系，为后续重大工程实施提供了重要技术支撑。

作者：李彦龙

编辑：张淑胜

校稿：杨    蕙

审核：王利波