1.本实用新型涉及天然气水合物与石油天然气开发的技术领域，尤其涉及一种评价深水水平井气侵钻井液热声光特性的实验装置。
背景技术：
2.天然气水合物广泛分布于海洋大陆边缘，被认为是21世纪最有潜力替代常规石油天然气的清洁能源。但是海洋天然气水合物地层水平井钻进过程中，水平井井周地层中可能存在的游离气和钻进水合物地层时钻屑或井壁地层中水合物分解所产生的气体与水，会以不同方式与速率侵入水平井井内钻井液中而影响其密度、流变等性能。而且，当水平井井内温压条件达到水合物形成条件时，会在井内钻井液中出现水合物成核、生长与聚集的水合物相变现象。上述情况都会在不同程度上影响甚至不利于安全钻井，尤其是当遇到台风等极端情况而长时间停钻关井时，钻井安全风险更是会随井内形成水合物可能性的增加而大大增高。
3.对于水平井正常钻进与异常停钻情况，井底钻井液循环情况(静止或流动)与气侵情况(钻屑或地层中水合物的分解气体或井周地层游离气以不同方式与速率进入井内)等均直接影响钻井液自身内部及其与井壁周围地层之间的传热传质过程，进而影响其中发生水合物相变时所伴随的传热传质过程。同时，上述复杂传热传质过程的发生会引起钻井液密度、温度、吸光度、黏度等性质随时间与空间发生变化，这使得钻井液呈现出动态的传热、声学与光学等宏观特性。因此，进一步了解相应情况下的钻井液传热、声学与光学宏观特性将有助于更好地认识水平井井底钻井液在水合物形成前、形成过程中和形成后这三种情况下所伴随的传热传质过程，进而为揭示其介微观内在机理奠定基础。
4.目前，对于上述水平井井底因发生水合物相变而引起的潜在安全风险，国内相关研究工作人员主要通过海洋水合物钻井液水合物抑制性、含水合物颗粒钻井液流变性、钻井液声学特性等宏观实验测试，结合井内温度场理论分析与数值模拟和井内水合物形成数值模拟等方法加以研究评价。现有相关研究往往存在钻井液热物性参数缺乏与釜内温度测点偏少等局限，且实验模拟实现钻屑或地层中水合物的分解气体与井周地层游离气体进入水平井井内的方式相对偏单一而不够近似，目前还没有综合传热、声学与光学实验方法同步测试钻井液相应传热、声学与光学特性的相关研究。
5.由于实际深水水平井钻井过程中，井内钻井液往往处于上述多种情况综合作用下的复杂状态，其中发生水合物相变时所伴随的传热传质过程及机理也尚未完全弄清。因此，非常有必要从钻井液循环情况(静止或流动)与气侵情况(气体从水平井井筒底部与顶部以单通路或双通路方式与一定速率进入)等方面出发，考虑调控钻井液流动模拟装置的搅拌杆长度、搅拌叶片类型与尺寸以及回转速率和气侵模拟装置的进气方式与进气速率等因素，针对钻井液在水合物形成前、形成过程中和形成后这三种情况下其与周围环境之间的热交换过程，研制相关评价装置从传热、声学与光学这三个关键角度进一步认识水平井钻井液中水合物形成时所伴随的传热传质过程及其机理，为深水水平井钻井过程中井内温度
场和水合物形成预测以及测井作业等相关研究与应用提供基础实验数据支撑，进而更好地防控海洋天然气水合物与油气勘探开发过程中存在的相关潜在风险。
技术实现要素：
6.有鉴于此，为了解决深水水平井钻井中气侵与潜在水合物形成情况下钻井液传热、声学与光学特性评价问题，尤其是针对钻井液流动模拟装置的不同搅拌杆长度、搅拌叶片类型与尺寸以及回转速率和气侵模拟装置的不同进气方式与进气速率等情况，并考虑钻井液传热、声学与光学特性的同步测试评价，本实用新型的实施例提供了一种评价深水水平井气侵钻井液热声光特性的试验装置。
7.本实用新型的实施例提供一种评价深水水平井气侵钻井液热声光特性的实验装置，包括：
8.反应釜，所述反应釜内部设有用于存储钻井液的圆柱空腔，所述圆柱空腔横向延伸设置，所述反应釜的右侧设有开口，所述开口处设有端盖，用于盖设所述开口，所述端盖中心螺纹连接有定量给进的声波测试杆，所述反应釜的上部设有上进液口和上进出气口，下部设有下进气口，所述反应釜的外壁套设有反应釜夹套，所述反应釜内设有钻井液流动模拟装置和气侵模拟装置以调节钻井液流动与气体侵入状态，所述反应釜的顶端设有入口，所述钻井液流动模拟装置设于所述入口的轴线上且从所述入口外延伸至所述圆柱空腔内，所述气侵模拟装置横向套设于所述反应釜的内壁，所述反应釜的前后侧壁上均设有位置相对应的透明窗口；
9.气源，分别与所述上进液口、所述上进出气口和所述下进气口连接，且所述气源经过所述气侵模拟装置，所述上进出气口与所述下进气口用于向所述反应釜内钻井液中通入气体，并与所述气侵模拟装置相连，以模拟钻屑或地层中水合物的分解气体与井周地层游离气体侵入；
10.加压模块，与所述反应釜连接，以对所述反应釜加压；
11.温度测试模块，包括多个温度传感器，多个所述温度传感器分别设于所述反应釜左右两侧各一垂直剖面的垂直与水平径向上的不同位置，用于测试模拟井底与钻头附近垂直剖面不同位置的温度；
12.声波测试模块，包括声波发射装置和声波接收装置，分设于所述反应釜左右两侧的中心位置，用于测试通过钻井液的声速与声衰减，所述反应釜的左右两侧壁分别安装有声波发射探头和声波接收探头，所述声波发射装置与所述声波发射探头连接，所述声波接收装置与所述声波接收探头连接，且所述声波接收装置设于所述声波测试杆上；
13.以及光学测试模块，包括光学发射装置和光学接收装置，分设于两个所述透明窗口的外部，用于测试通过钻井液的光学吸光度。
14.进一步地，还包括缓冲罐，所述缓冲罐设于所述气源和所述反应釜之间，所述气源通过管路依次连接所述缓冲罐、所述上进液口、所述上进出气口和所述下进气口；
15.其中，所述气源与所述缓冲罐之间设有第一管路，所述第一管路上设有第一压力表和第一针阀，所述缓冲罐上设有第二压力表；
16.所述缓冲罐与所述上进出气口之间设有第二管路和第一支路，所述第二管路上设有第二针阀和第一调压阀，所述第一支路上依次设有第三针阀、第二调压阀和第四针阀；
17.所述缓冲罐与所述下进气口之间设有第二支路，所述第二支路的两端分别连接所述第二管路和所述下进气口，所述第二支路上设有第五针阀、第三调压阀和单向阀。
18.进一步地，还包括循环浴箱和缓冲罐夹套，所述缓冲罐夹套套设于所述缓冲罐外壁，所述缓冲罐夹套通过第三管路和第四管路与所述循环浴箱连接，形成第一循环管路，所述反应釜夹套通过第五管路和第六管路与所述循环浴箱连接，形成第二循环管路。
19.进一步地，还包括高低温恒温箱，所述缓冲罐和所述反应釜均设于所述高低温恒温箱内。
20.进一步地，所述加压模块包括真空泵，所述真空泵通过第七管路连通所述上进出气口，所述第七管路与所述真空泵连接处设有第六针阀，所述第一管路远离所述真空泵一端设有回压阀，所述第七管路靠近所述回压阀一端设有第七针阀。
21.进一步地，所述气侵模拟装置由依次套设的外层薄壁管、中层薄壁管和内层薄筛管组成，所述气侵模拟装置在所述上进出气口、所述下进气口、两个所述透明窗口的对应位置分别设有对接接口，所述对接接口外套设有密封圈，且所述气侵模拟装置在所述上进液口与所述钻井液流动模拟装置的对应位置分别开设有一个开孔且在其左端至所述钻井液流动模拟装置对应位置剖开有一条细缝，以实现所述气侵模拟装置与所述反应釜的密封对接；
22.其中，所述外层薄壁管与所述圆柱空腔的内壁相贴合，所述外层薄壁管和所述中层薄壁管形成一个封闭环形空间，所述中层薄壁管沿周向与轴向间隔布设有多个进气孔，所述内层薄壁筛管设于所述中层薄壁管内侧，所述内层薄壁筛管上设有网眼。
23.进一步地，两个所述透明窗口为凸设于所述反应釜的圆柱形透明窗口，两个所述透明窗口外分别密封套设有准直镜。
24.进一步地，所述钻井液流动模拟装置的搅拌杆从所述反应釜顶端的所述入口外延伸至所述圆柱空腔内，所述搅拌杆伸入所述圆柱空腔内的长度变化范围为10mm～(1/2圆柱空腔半径-25mm)，所述钻井液流动模拟装置的搅拌叶片包括二叶、三叶、四叶或多叶的斜桨、直桨或涡轮式，所述搅拌叶片的旋转半径变化范围为1/5～3/5的圆柱空腔半径，所述钻井液流动模拟装置的回转速率变化范围为0～3000r/min。
25.进一步地，还包括数据采集系统，所述上进出气口设有压力传感器，所述反应釜右侧的所述端盖与所述反应釜内左侧固定端面的垂直或水平径向上的不同位置分别设有4个与8个所述温度传感器，所述数据采集系统分别电连接所述压力传感器、多个所述温度传感器和所述钻井液流动模拟装置。
26.本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
27.1.本实用新型的评价深水水平井气侵钻井液热声光特性的实验装置，可在不同温度、压力、钻井液流动模拟装置的搅拌杆长度、搅拌叶片类型与尺寸以及回转速率、气侵模拟装置的进气方式与进气速率条件下，模拟处于不同钻井液循环情况(静止或流动)与不同气侵情况下(气体从水平井井筒底部与顶部以单通路或双通路方式与一定速率进入)的钻井液与周围环境发生的热交换作用过程(针对钻井液中水合物形成前、形成过程中和形成后这三种情况)，通过反应釜内左侧固定端面与右侧的所述端盖附近垂直与水平径向多个测点的温度数据和水平轴向声学数据以及反应釜前后两侧透明窗口水平径向光学数据的同步测试，评价上述模拟过程中深水钻井液在水合物形成前、形成过程中和形成后这三种
情况下的传热、声学与光学特性，进一步了解与认识钻井液传热、声学与光学特性和水合物形成过程之间的联系，评价各种钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力，优选钻井液相关处理剂与水合物抑制剂。
28.2.反应釜内温度与压力、钻井液流动模拟装置的搅拌杆长度、搅拌叶片类型与尺寸以及回转速率以及气侵模拟装置的进气方式与进气速率均可调节控制，并可根据所模拟的水平井钻井井壁周围气体侵入情况，配置相应的由外层薄壁管、中层薄壁管(沿周向与轴向按照一定间隔距离布设一定孔眼尺寸的进气孔)与内层薄筛管(具有一定网眼尺寸的筛管)组成的气侵模拟装置加以模拟实现，实验可重复性强，系统结构简单可靠，操作方便，可重复使用。
29.3.适用于天然气水合物地层钻井、冻土钻井与海洋钻井的钻井液体系设计与优选，以及潜在水合物形成风险的评价，也能够为深水水平井钻井过程中井内温度场和水合物形成预测以及测井作业等相关研究与应用提供基础实验数据支撑，对于我国非常规天然气水合物资源和常规油气资源的勘探开发都具有重要的经济和社会效益。
附图说明
30.图1是本实用新型提供的评价深水水平井气侵钻井液热声光特性的实验装置一实施例的结构示意图；
31.图2是图1中的反应釜的结构示意图；
32.图3是图2中的a-a剖面示意图；
33.图4是图2中的b-b剖面示意图。
34.图中：1第一压力表、2第一针阀、3第二压力表、4第二针阀、5第一调压阀、6第三调压阀、7第五针阀、8第三针阀、9上进液口、10第二调压阀、11第四针阀、12第六针阀、13真空泵、14钻井液流动模拟装置、15压力传感器、16上进出气口、17反应釜夹套、18反应釜、19端盖、20第七针阀、21回压阀、22第九温度传感器、23第十温度传感器、24第十一温度传感器、25第十二温度传感器、26声波测试杆、27气源、28缓冲罐夹套、29缓冲罐、30声波发射装置、31声波发射探头、32循环浴箱、33第一温度传感器、34第二温度传感器、35第三温度传感器、36第四温度传感器、37第五温度传感器、38第六温度传感器、39第七温度传感器、40第八温度传感器、41光学发射装置、42第一准直镜、43第一密封圈、44第一透明窗口、45第二透明窗口、46第二密封圈、47第二准直镜、48光学接收装置、49单向阀、50第八针阀、51下进气口、52气侵模拟装置、53外层薄壁管、54中层薄壁管、55内层薄筛管、56声波接收探头、57声波接收装置、58高低温恒温箱、59数据采集系统、p1第一管路、p2第二管路、p201第一支路、p202第二支路、p3第三管路、p4第四管路、p5第五管路、p6第六管路、p7第七管路、p8第八管路。
具体实施方式
35.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
36.请参考图1-图4所示，本实用新型的实施例提供的一种评价深水水平井气侵钻井液热声光特性的实验装置，包括反应釜18、气源27、加压模块、温度测试模块、声波测试模块和光学测试模块。所述反应釜18内部设有用于存储钻井液的圆柱空腔，所述圆柱空腔横向
延伸设置，所述反应釜18的右侧设有开口，所述开口处设有端盖19，用于盖设所述开口，其中端盖19与开口处的反应釜18通过螺纹连接密封，所述端盖19中心螺纹连接有定量给进的声波测试杆26，所述反应釜18的上部设有上进液口9和上进出气口16，下部设有下进气口51，所述反应釜18的外壁套设有反应釜夹套17，反应釜夹套17与反应釜18进行换热，进而调节反应釜18内的温度。所述反应釜18内设有钻井液流动模拟装置14和气侵模拟装置52，以调节钻井液流动与气体侵入状态，所述反应釜18的顶端设有入口，所述钻井液流动模拟装置14设于所述入口的轴线上且从所述入口外延伸至所述圆柱空腔内，所述气侵模拟装置52横向套设于所述反应釜18的内壁，并且根据水平井内钻进泵量、钻具尺寸等实际参数估算钻井液流速之后进行相应的等效设计以配置钻井液流动模拟装置14的搅拌杆长度、搅拌叶片类型与尺寸和设定与调节其回转速率，所述反应釜18的前后侧壁上均设有位置相对应的透明窗口。
37.具体地，所述钻井液流动模拟装置52的搅拌杆从所述反应釜18顶端的所述入口外延伸至所述圆柱空腔内，所述搅拌杆伸入所述圆柱空腔内的长度变化范围为10mm～(1/2圆柱空腔半径-25mm)，所述搅拌叶片的类型包括二叶、三叶、四叶或多叶的斜桨、直桨或涡轮式，所述搅拌叶片的旋转半径变化范围为1/5～3/5圆柱空腔半径，所述钻井液流动模拟装置52的回转速率变化范围为0～3000r/min。
38.气源27分别与所述上进液口9、所述上进出气口16和所述下进气口51连接，且所述气源27经过所述气侵模拟装置52，所述上进出气口16与所述下进气口51用于向所述反应釜18内钻井液中通入气体，并与所述气侵模拟装置52相连，通过调控所述第一支路p201与所述第二支路p202的开启与关闭，可控制气体从所述反应釜底部与顶部以单通路或双通路方式进入其内，同时通过调节所述第二管路p2、所述第一支路p201与所述第二支路p202的第二调压阀10与第三调压阀6，并调配所述气侵模拟装置52中层薄壁管54上的进气孔的间隔距离与孔眼尺寸和内层薄筛管上的网眼尺寸，可控制所述反应釜18顶部与底部相应的进气速率，模拟钻屑或地层中水合物的分解气体与井周地层游离气体以不同方式与速率侵入井内的情况；加压模块与所述反应釜18连接，以对所述反应釜18加压；温度测试模块包括多个温度传感器，多个所述温度传感器分别设于所述反应釜18右侧的所述端盖19与左侧固定端面的垂直或水平径向上的不同位置分别设有4个所述温度传感器22、23、24、25与8个所述温度传感器33、34、35、36、37、38、39、40，用于测试模拟井底与钻头附近垂直剖面的温度。
39.声波测试模块包括声波发射装置30和声波接收装置57，分设于所述反应釜18左右两侧的中心位置，用于测试通过钻井液的声速与声衰减，所述反应釜18的左右两侧壁分别安装有声波发射探头31和声波接收探头56，所述声波发射装置30与所述声波发射探头31连接，所述声波接收装置57与所述声波接收探头56连接，且所述声波接收装置57设于所述声波测试杆26上。
40.声波测试模块测试通过所述钻井液的声速与声衰减情况，其中，所述声波测试杆26与所述反应釜18右侧的所述端盖19之间是通过螺纹连接，所述声波测试杆26可通过定量螺旋给进方式以调控所述声波发射探头31和所述声波接收探头56之间的距离。对于所述反应釜18内处于某一温度与压力下的钻井液，可通过所述声波发射探头31与所述声波接收探头56分别发射与接收声波，同时调控所述声波测试杆26实现所述声波接收探头56的定量给进，可以在两个探头之间处于某一个距离与多种给定变化距离条件下精确测试钻井液相应
的声速与声衰减情况。
41.光学测试模块包括光学发射装置41和光学接收装置48，分设于两个所述透明窗口的外部，用于测试通过钻井液的光学吸光度。具体地，两个圆柱形透明窗口的轴线重合并对该轴线的反应釜18内腔垂直剖面上的水平直径重合，两个所述透明窗口为凸设于所述反应釜18的圆柱形透明窗口，两个所述透明窗口外分别密封套设有准直镜。前后两个透明窗口可分为第一透明窗口44和第二透明窗口45，对应的准直镜为第一准直镜42和第二准直镜47分别通过套接第一密封圈43和第二密封圈46，对于所述反应釜18内处于某一温度与压力下的钻井液，所述第一密封圈43与第二密封圈46可分别用于固定所述第一准直镜42与第二准直镜47并隔绝外部空气进入它们分别和所述第一透明窗口44与第二透明窗口45之间的空隙，避免窗口因水气冷凝而影响观测，进而可通过所述光学发射装置41和所述光学接收装置48分别发射与接收光学信号，实现对所述反应釜18内钻井液相应光学吸光度情况的精确测试。
42.进一步地，还包括缓冲罐29，所述缓冲罐29设于所述气源27和所述反应釜18之间，所述气源27通过管路依次连接所述缓冲罐29、所述上进液口9、所述上进出气口16和所述下进气口51。
43.具体地，所述气源27与所述缓冲罐29之间设有第一管路p1，所述第一管路p1上设有第一压力表1和第一针阀2，所述缓冲罐29上设有第二压力表3；所述缓冲罐29与所述上进出气口16之间设有第二管路p2和第一支路p201，所述第二管路p2上设有第二针阀4和第一调压阀5，所述第一支路p201上依次设有第三针阀8、第二调压阀10和第四针阀11；所述缓冲罐29与所述下进气口51之间设有第二支路p202，所述第二支路p202的两端分别连接所述第二管路p2和所述下进气口51，所述第二支路p202上设有第五针阀7、第三调压阀6和单向阀49。
44.所述气源27为储气罐，内部储存有气体，如甲烷等，所述储气罐内气体先输送至所述缓冲罐29内，然后再由所述下进气口51与上进出气口16进入所述反应釜18内，可以根据实际模拟气体侵入的情况，通过调节所述第三针阀8、所述第二调压阀10、所述第四针阀11、所述第五针阀7、所述第三调压阀6、所述单向阀49来控制所述第二支路p202与所述第一支路p201的开启与关闭，可以控制气体以单通路或双通路方式进入所述反应釜18内，同时还可以通过调节所述第一调压阀5、所述第二调压阀10、所述第三调压阀6，并配置具有不同间隔距离与孔眼尺寸的进气孔的所述中层薄壁管54和不同网眼尺寸的所述内层薄筛管55的所述气侵模拟装置52，控制气体由所述第二支路p202与所述第一支路p201通入所述反应釜18内的各自进气速率，近似模拟钻屑或地层中水合物的分解气体与井周地层游离气体以不同方式与速率侵入井内的情况。
45.进一步地，还包括循环浴箱32和缓冲罐夹套28，所述缓冲罐夹套28套设于所述缓冲罐29外壁，所述缓冲罐夹套28通过第三管路p3和第四管路p4与所述循环浴箱32连接，形成第一循环管路，所述反应釜夹套17通过第五管路p5和第六管路p6与所述循环浴箱32连接，形成第二循环管路。通过循环浴箱32内恒温液体持续与缓冲罐29换热，使缓冲罐29内气体保持恒温，进而使通入反应釜18内气体温度与反应釜18内钻井液温度相等。
46.本实施例中设置循环浴箱32通过第一循环管路和第二循环管路分别对缓冲罐夹套28和反应釜夹套17内循环输送恒温液体，使缓冲罐29和反应釜18内保持恒温。
47.此外，为了保证反应釜18内温度与缓冲罐29内输出气体的温度一致，本实施例还设置有高低温恒温箱58，所述缓冲罐29和所述反应釜18均设于所述高低温恒温箱58内。
48.具体地，所述加压模块包括真空泵13，所述真空泵13通过第七管路p7连通所述上进出气口16，所述第七管路p7与所述真空泵13连接处设有第六针阀12，所述第一管路p1远离所述真空泵13一端设有回压阀21，所述第七管路p7靠近所述回压阀21一端设有第七针阀20。通过所述真空泵13可对所述反应釜18内抽真空，以及通过所述回压阀21可对所述反应釜18内泄压。所述反应釜18的上部设有压力传感器15，用以监测所述反应釜18内的压强。
49.所述气源27可以依次通过所述第一管路p1、所述缓冲罐29、所述第二管路p2、所述第一调压阀5、所述第一支路p201、所述第二调压阀10由所述上进出气口16对所述反应釜18内加压。所述气源27也可以依次通过所述第一管路p1、所述缓冲罐29、所述第二管路p2、所述第一调压阀5、所述第二支路p202、所述第三调压阀6由所述下进气口51对所述反应釜18内加压。也就说在所述反应釜18通过所述真空泵13抽真空之后，可通过所述第一支路p201由所述上进出气口16对所述反应釜18内通入带压气体，还可通过所述第二支路p202由所述下进气口51对所述反应釜18内通入带压气体，对所述反应釜18内加压模拟不同压力环境。
50.值得注意的是，反应釜18的下进气口51处连接有第八管路p8，所述第八管路p8上安装有第八针阀50，用于在实验完成后且反应釜18内压力降低至常压之后，可以打开第八针阀50通过第八管路p8排出钻井液。
51.具体地，所述气侵模拟装置52由依次套设的外层薄壁管53、中层薄壁管54和内层薄筛管55组成，可以从反应釜18右侧开口放入圆柱空腔内，所述气侵模拟装置52在所述上进出气口16、所述下进气口51、所述第一透明窗口44、所述第二透明窗口45的对应位置分别设有对接接口，所述对接接口外套设有密封圈，而且所述气侵模拟装置52在所述上进液口9与所述钻井液流动模拟装置14的对应位置分别开设有一个开孔且在其左端至所述钻井液流动模拟装置14对应位置剖开有一条细缝，以实现所述气侵模拟装置52与所述反应釜18的密封对接，并便于所述钻井液流动模拟装置14与所述气侵模拟装置52的安装。
52.其中，所述外层薄壁管53与所述圆柱空腔的内壁相贴合，所述外层薄壁管53和所述中层薄壁管54形成一个封闭环形空间，所述中层薄壁管54沿周向与轴向间隔布设有多个进气孔，所述内层薄壁筛管55设于所述中层薄壁管54内侧，所述内层薄壁筛管55上设有网眼，所述中层薄壁管54上的进气孔的间隔距离与孔眼尺寸和所述内层薄壁筛管55的网眼尺寸根据储层的渗透率、开采压差等实际参数估算气体侵入速率之后进行相应的等效设计，近似模拟钻屑或地层中水合物的分解气体与井周地层游离气体以不同速率侵入井内的情况。
53.具体地，所述温度传感器设有12个。如图2、图3和图4所示，本实施例中，所述温度传感器的数据设置为十二个，分别为第一至第十二温度传感器25，这十二个温度传感器均安装于距离所述反应釜18右侧的所述端盖19或反应釜18内左侧固定端面10mm左右高度。其中，所述第一温度传感器33、第八温度传感器40、第三温度传感器35、第六温度传感器38位于反应釜18内左侧固定端面的7/10半径圆周上，所述第二温度传感器34、第七温度传感器39、第四温度传感器36、第五温度传感器37位于反应釜18内左侧固定端面的2/5半径圆周上，所述第一温度传感器33、第二温度传感器34、第七温度传感器39、第八温度传感器40从上到下依次排列于垂直径向上，所述第三温度传感器35、第四温度传感器36、第五温度传感
器37、第六温度传感器38从左到右依次排列于水平径向上；所述第九温度传感器22、第十二温度传感器25位于反应釜18内右侧的所述端盖19的4/5半径圆周上，所述第十温度传感器23、第十一温度传感器24位于反应釜18内右侧的所述端盖19的1/2半径圆周上，所述第九温度传感器22、第十温度传感器23、第十一温度传感器24、第十二温度传感器25从上到下依次排列于垂直径向上。
54.优选地，还包括数据采集系统59，所述上进出气口16设有压力传感器15，所述数据采集系统59分别电连接所述压力传感器15、多个所述温度传感器和所述钻井液流动模拟装置14。数据采集系统59包括计算机，所述计算机用于存储温度和压力数据，并用于调控钻井液流动模拟装置14的回转速率。此处，多个温度传感器为所述反应釜18右侧的所述端盖19与所述反应釜18内左侧固定端面的垂直或水平径向上的不同位置分别设有4个与8个所述温度传感器。
55.本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
56.1.本实用新型的评价深水水平井气侵钻井液热声光特性的实验装置，可在不同温度、压力、钻井液流动模拟装置14的搅拌杆长度、搅拌叶片类型与尺寸以及回转速率、气侵模拟装置52的进气方式与进气速率条件下，模拟处于不同钻井液循环情况(静止或流动)与不同气侵情况下(气体从水平井井筒底部与顶部以单通路或双通路方式与一定速率进入)的钻井液与周围环境发生的热交换作用过程(针对钻井液中水合物形成前、形成过程中和形成后这三种情况)，通过反应釜18内左侧固定端面与右侧的所述端盖19附近垂直与水平径向多个测点的温度数据和水平轴向声学数据以及反应釜18前后两侧透明窗口水平径向光学数据的同步测试，评价上述模拟过程中深水钻井液在水合物形成前、形成过程中和形成后这三种情况下的传热、声学与光学特性，进一步了解与认识钻井液传热、声学与光学特性和水合物形成过程之间的联系，评价各种钻井液抑制水合物形成和聚集行为的能力，优选钻井液相关处理剂与水合物抑制剂。
57.2.反应釜18内温度与压力、钻井液流动模拟装置14的搅拌杆长度、搅拌叶片类型与尺寸以及回转速率以及气侵模拟装置52的进气方式与进气速率均可调节控制，并可根据所模拟的水平井钻井井壁周围气体侵入情况，配置相应的由外层薄壁管53、中层薄壁管54(沿周向与轴向按照一定间隔距离布设一定孔眼尺寸的进气孔)与内层薄筛管55(具有一定网眼尺寸的筛管)组成的气侵模拟装置52加以模拟实现，实验可重复性强，系统结构简单可靠，操作方便，可重复使用。
58.3.适用于天然气水合物地层钻井、冻土钻井与海洋钻井的钻井液体系设计与优选，以及潜在水合物形成风险的评价，也能够为深水水平井钻井过程中井内温度场和水合物形成预测以及测井作业等相关研究与应用提供基础实验数据支撑，对于我国非常规天然气水合物资源和常规油气资源的勘探开发都具有重要的经济和社会效益。
59.静态实验时，调节所述钻井液流动模拟装置14的回转速率为零或者直接关闭所述钻井液流动模拟装置14。考虑深水天然气水合物地层水平井钻井过程中钻井液历经海上钻井平台——水合物地层——海底泥线——海上钻井平台的常规循环过程特点，即钻井液从海上钻井平台进入钻杆内空间向下流至水平井井底水合物地层，而后进入井内钻杆外壁与井壁之间的环状间隙向上流经海底泥线返回海上钻井平台。因此，考虑上述钻井液循环过程所经历的海上钻井平台、水合物储层、海底泥线、海上钻井平台四处位置的温度与压力条
件，依次调节所述反应釜18内温度与压力条件至某一位置的相应温度与压力条件并维持稳定一段时间。同时，考虑所述气侵模拟装置52的中层薄壁管54上的进气孔的间隔距离与孔眼尺寸与内层薄筛管55上的网眼尺寸，所述第二支路p202与所述第一支路p201的开启与关闭以及所述第二管路p2和所述第二支路p202与所述第一支路p201上的各调压阀的调压程度这些条件中的一种或多种，可以模拟相应的钻屑或地层中水合物的分解气体与井周地层游离气体以不同方式与速率侵入井内的情况，利用所述温度测试模块、所述声波测试模块、所述光学测试模块实时监测所述反应釜18内上述相应位置的温度、声速、声衰减与吸光度数据，进而评价钻井液在水合物形成前、形成过程中和形成后这三种情况下相应的传热、声学与光学特性。当此次实验完成后，可再调节所述反应釜18内温度与压力条件至下一模拟位置的温度与压力条件，按照上述相同过程进行相应的实验。
60.动态实验时，调节所述钻井液流动模拟装置14的搅拌杆长度、搅拌叶片类型与尺寸以及回转速率以模拟井底不同的钻井液流动状态。在所述反应釜18内温度与压力调节过程、气体侵入井内模拟条件和静态实验中相同的情况下，进行与静态实验相同的传热、声学与光学特性的测试与评价，并进行相应的对比评价。
61.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
62.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
63.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。