專利名稱：一種天然氣水合物天然巖芯的保真轉(zhuǎn)移裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然氣水合物天然巖芯的保真轉(zhuǎn)移裝置，屬于石油科研儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然氣水合物天然巖芯是一種純天然形成的天然氣水合物形態(tài)，通過保真取樣技術(shù)進(jìn)行采集得到的物樣，能夠真實(shí)的反應(yīng)開采地點(diǎn)天然氣水合物的結(jié)構(gòu)、機(jī)械特性、傳熱特性等基本物性，對其研究結(jié)果對該地區(qū)天然氣水合物的開采具有十分重要的指導(dǎo)意義。傳統(tǒng)天然氣水合物巖芯轉(zhuǎn)移方法通常是對巖芯進(jìn)行降溫泄壓處理，在低溫下進(jìn)行轉(zhuǎn)移，然后再測試裝置中還原到與地下相同的壓力溫度條件，但是其結(jié)構(gòu)是否會(huì)恢復(fù)到原始狀態(tài)，目前仍存在很大的爭議。因此傳統(tǒng)的天然氣水合物巖芯轉(zhuǎn)移裝置及方法不能實(shí)現(xiàn)對天然巖芯的保真轉(zhuǎn)移，破壞天然氣巖心內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此分析結(jié)果不能保證與自然界中天然氣水合物儲層實(shí)際真實(shí)情況完全一致，目前關(guān)于天然氣水合物天然巖芯保真轉(zhuǎn)移裝置及方法還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述天然巖芯轉(zhuǎn)移過程中存在的問題，本發(fā)明提供一種天然氣水合物天然巖芯的保真轉(zhuǎn)移裝置及方法，其目的在于適用于天然巖芯樣品轉(zhuǎn)移，能更少的減小對天然巖芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，使研究測試得到的數(shù)據(jù)更加貼近水合物的真實(shí)狀況。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是天然氣水合物天然巖芯的保真轉(zhuǎn)移裝置，包括端蓋、循環(huán)腔端蓋、活塞、內(nèi)管、外管、插板、0型密封圈，二個(gè)端蓋、二個(gè)循環(huán)腔端蓋與內(nèi)管構(gòu)成中空結(jié)構(gòu)，中空結(jié)構(gòu)裝入活塞和天然巖芯；左端蓋與循環(huán)腔左端蓋構(gòu)成壓力室，用于控壓的高壓氮?dú)鈴淖蠖松w壓力氣體入口進(jìn)出；循環(huán)腔右端蓋內(nèi)有插板，可以控制中空結(jié)構(gòu)的通斷；同時(shí)，二個(gè)循環(huán)腔端蓋和外管、內(nèi)管之間構(gòu)成循環(huán)控溫控壓腔體，用于保證天然巖芯試樣的溫度與壓力的循環(huán)低溫高壓氮?dú)鈴耐夤芟虏垦h(huán)腔進(jìn)口進(jìn)入，經(jīng)外管上部循環(huán)腔出口流出；外管的內(nèi)壁設(shè)有溫度壓力傳感裝置接口，用于檢測恒溫控溫控壓腔體內(nèi)流體的溫度和壓強(qiáng)；所述的端蓋、循環(huán)腔端蓋、活塞、外管采用不銹鋼材料，內(nèi)管采用橡膠材料；外管與循環(huán)腔端蓋、循環(huán)腔端蓋與端蓋之間連接處采用0型密封圈對循環(huán)腔進(jìn)行密封。除采用天然巖芯外，本裝置也可用于天然氣水合物人工巖芯的轉(zhuǎn)移。本發(fā)明的有益效果是該保真轉(zhuǎn)移裝置的設(shè)計(jì)壓力0 20MPa，設(shè)計(jì)溫度為-20 30°C。在天然巖芯的轉(zhuǎn)移過程中，天然巖芯的圍壓、軸壓與溫度均維持在與地下埋藏條件一致，能夠有效減少轉(zhuǎn)移過程對天然巖芯的破壞，大幅提高天然巖芯的保真度，后期實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)也具有更高的真實(shí)性。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的A-A剖視結(jié)構(gòu)圖。圖3是圖1中的C-C剖視結(jié)構(gòu)圖。圖4是圖2中的B-B剖視結(jié)構(gòu)圖。圖中1左端蓋；2循環(huán)腔左端蓋；30型密封圈；4循環(huán)腔出口 ；5溫度壓力傳感裝置接口；6外管；7內(nèi)管；8活塞；9循環(huán)腔右端蓋；10插板；11右端蓋；12螺栓孔；13壓力室進(jìn)出氣口 ；14循環(huán)腔入口。
具體實(shí)施例方式如圖1、2、3、4中，給出了一種天然氣水合物天然巖芯的保真轉(zhuǎn)移裝置。該轉(zhuǎn)移裝置采用一個(gè)內(nèi)管、二個(gè)循環(huán)腔端蓋和二個(gè)端蓋組成中空結(jié)構(gòu)，其中裝入活塞與天然巖芯；二個(gè)循環(huán)腔端蓋和一個(gè)外套與內(nèi)管之間構(gòu)成循環(huán)控溫控壓腔體，采用一個(gè)向控溫控壓流體腔提供循環(huán)流體的恒溫流體浴槽連接循環(huán)流體進(jìn)口和循環(huán)流體出口，外套內(nèi)壁設(shè)有溫度壓力傳感裝置用于檢測恒溫控溫控壓腔體內(nèi)流體的溫度和壓強(qiáng)；左端蓋與循環(huán)腔左端蓋直接構(gòu)成了一個(gè)壓力室，通過控制其中壓力大小，保證天然巖芯的軸壓，同時(shí)可以使巖芯左右移動(dòng)；循環(huán)腔右端蓋內(nèi)部設(shè)有一插板，該插板可以控制循環(huán)腔右端蓋的開啟與關(guān)閉。利用上述天然氣水合物天然巖芯的保真轉(zhuǎn)移裝置的步驟如下第一步，將轉(zhuǎn)移裝置右端蓋卸下，將插板移動(dòng)至合適位置使循環(huán)腔右端蓋中間圓孔封閉，向左端蓋與循環(huán)腔左端蓋形成的壓力室中注入氮?dú)?，是活塞移?dòng)至中空結(jié)構(gòu)右側(cè)；第二步，將鉆頭與循環(huán)腔右端蓋連接好，用螺栓固定，同時(shí)向鉆頭壓力室與左端蓋與循環(huán)腔左端蓋形成的壓力室中注入高壓氮?dú)?，是兩?cè)壓力均維持與巖芯采集處壓力相同；同時(shí)，二個(gè)循環(huán)腔端蓋、外管和內(nèi)管之間構(gòu)成控溫控壓流體腔，采用一個(gè)向控溫控壓流體腔提供循環(huán)流體的恒溫流體浴槽連接循環(huán)流體進(jìn)口和循環(huán)流體出口，打開恒溫恒壓浴槽，通入低溫高壓氮?dú)?，保證其壓力與溫度天然巖芯地下埋藏條件一致；外套內(nèi)壁的溫度壓力傳感裝置檢測氮?dú)獾臏囟扰c壓力；第四步，打開鉆頭與循環(huán)腔右端蓋中的插板，使活塞與天然巖芯對接，同時(shí)增大并維持鉆頭端壓力室壓力，使活塞與天然巖芯可以平穩(wěn)的移動(dòng)到轉(zhuǎn)移裝置中，隨后推動(dòng)循環(huán)腔右端蓋，封閉端蓋中心圓孔，卸去鉆頭，連接保真夾持器；第五步，對夾持器內(nèi)部循環(huán)腔通入與轉(zhuǎn)移裝置中相同的循環(huán)低溫高壓氮?dú)猓A持器內(nèi)部注入高壓氮?dú)?，壓力與轉(zhuǎn)移裝置左端蓋與循環(huán)腔左端蓋形成的壓力室中壓力一致，并維持這一壓力；第六步，抽動(dòng)插板，使循環(huán)腔右端蓋中間圓孔打開，增大并維持轉(zhuǎn)移裝置左端蓋與循環(huán)腔左端蓋形成壓力室內(nèi)氮?dú)鈮毫Γ箮r芯平穩(wěn)的移動(dòng)如夾持器中，抽動(dòng)夾持器中的插板，切斷巖芯并封閉夾持器，卸去轉(zhuǎn)移裝置壓力室壓力，斷開轉(zhuǎn)移裝置與夾持器的連接，并密封好夾持器；第七步，對夾持器內(nèi)天然巖芯進(jìn)行運(yùn)輸與分析。
權(quán)利要求
1.一種天然氣水合物天然巖芯的保真轉(zhuǎn)移裝置，其特征在于，該裝置包括端蓋、循環(huán)腔端蓋、活塞、內(nèi)管、外管、插板、0型密封圈，二個(gè)循環(huán)腔端蓋、二個(gè)端蓋與內(nèi)管構(gòu)成中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)管中裝入活塞和天然巖芯；左端蓋與循環(huán)腔左端蓋構(gòu)成壓力室，用于控壓的高壓氮?dú)鈴淖蠖松w壓力氣體入口進(jìn)出；循環(huán)腔右端蓋內(nèi)有插板，控制中空結(jié)構(gòu)的通斷；同時(shí)，二個(gè)循環(huán)腔端蓋和外管、內(nèi)管之間構(gòu)成循環(huán)控溫控壓腔體，用于保證天然巖芯試樣的溫度與壓力的循環(huán)低溫高壓氮?dú)鈴耐夤芟虏垦h(huán)腔進(jìn)口進(jìn)入，經(jīng)外管上部循環(huán)腔出口流出；外管的內(nèi)壁設(shè)有溫度壓力傳感裝置接口，用于檢測恒溫控溫控壓腔體內(nèi)流體的溫度和壓強(qiáng)；外管與循環(huán)腔端蓋、循環(huán)腔端蓋與端蓋之間連接處采用0型密封圈對循環(huán)腔進(jìn)行密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保真轉(zhuǎn)移裝置，其特征還在于，端蓋、循環(huán)腔端蓋、活塞、外管采用不銹鋼材料，內(nèi)管采用橡膠材料。
3.權(quán)利要求1或2所述的保真轉(zhuǎn)移裝置的使用方法，其特征在于包括如下步驟第一步，將轉(zhuǎn)移裝置右端蓋卸下，將插板移動(dòng)至合適位置使循環(huán)腔右端蓋中間圓孔封閉，向左端蓋與循環(huán)腔左端蓋形成的壓力室中注入氮?dú)?，是活塞移?dòng)至中空結(jié)構(gòu)右側(cè)；第二步，將鉆頭與循環(huán)腔右端蓋連接好，用螺栓固定，同時(shí)向鉆頭壓力室與左端蓋與循環(huán)腔左端蓋形成的壓力室中注入高壓氮?dú)?，是兩?cè)壓力均維持與巖芯采集處壓力相同；同時(shí)，二個(gè)循環(huán)腔端蓋、外管和內(nèi)管之間構(gòu)成控溫控壓流體腔，采用一個(gè)向控溫控壓流體腔提供循環(huán)流體的恒溫流體浴槽連接循環(huán)流體進(jìn)口和循環(huán)流體出口，打開恒溫恒壓浴槽，通入低溫高壓氮?dú)?，保證其壓力與溫度天然巖芯地下埋藏條件一致；外套內(nèi)壁的溫度壓力傳感裝置檢測氮?dú)獾臏囟扰c壓力；第四步，打開鉆頭與循環(huán)腔右端蓋中的插板，使活塞與天然巖芯對接，同時(shí)增大并維持鉆頭端壓力室壓力，使活塞與天然巖芯平穩(wěn)的移動(dòng)到轉(zhuǎn)移裝置中，隨后推動(dòng)循環(huán)腔右端蓋， 封閉端蓋中心圓孔，卸去鉆頭，連接保真夾持器；第五步，對夾持器內(nèi)部循環(huán)腔通入與轉(zhuǎn)移裝置中相同的循環(huán)低溫高壓氮?dú)?，并將夾持器內(nèi)部注入高壓氮?dú)?，壓力與轉(zhuǎn)移裝置左端蓋與循環(huán)腔左端蓋形成的壓力室中壓力一致， 并維持這一壓力；第六步，抽動(dòng)插板，使循環(huán)腔右端蓋中間圓孔打開，增大并維持轉(zhuǎn)移裝置左端蓋與循環(huán)腔左端蓋形成壓力室內(nèi)氮?dú)鈮毫?，使巖芯平穩(wěn)的移動(dòng)如夾持器中，抽動(dòng)夾持器中的插板，切斷巖芯并封閉夾持器，卸去轉(zhuǎn)移裝置壓力室壓力，斷開轉(zhuǎn)移裝置與夾持器的連接，并密封好夾持器；第七步，對夾持器內(nèi)天然巖芯進(jìn)行運(yùn)輸與分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天然氣水合物天然巖芯的保真轉(zhuǎn)移裝置及方法，該保真轉(zhuǎn)移裝置的設(shè)計(jì)壓力0～20MPa，設(shè)計(jì)溫度為-20～30℃。在天然巖芯的轉(zhuǎn)移過程中，天然巖芯的圍壓、軸壓與溫度均維持在與地下埋藏條件一致，能夠有效減少轉(zhuǎn)移過程對天然巖芯的破壞，大幅提高天然巖芯的保真度，后期實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)也具有更高的真實(shí)性。
文檔編號E21B25/10GK102561970SQ20111042846
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者任銘楊, 劉衛(wèi)國, 劉瑜, 宋永臣, 張毅, 張翔武, 戴喻, 李?yuàn)Z, 楊明軍, 王大勇, 趙佳飛 申請人:大連理工大學(xué)