一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，尤其涉及一種天然氣水合物分解過(guò)程中天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置。其特征在于天然氣水合物試樣密封于柔性可縮套中，然后將二者一起放置于夾持釜中，夾持釜預(yù)留與試驗(yàn)機(jī)壓力室相通的通道以及傳遞壓力的活塞。該發(fā)明包括施壓活塞、夾持釜、柔性可縮密封套。本發(fā)明可以實(shí)時(shí)測(cè)定天然氣水合物分解過(guò)程中的孔隙率及滲透系數(shù)的變化。
【專利說(shuō)明】一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及了一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，尤其涉及一種天然 氣水合物分解過(guò)程中天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣水合物是由水和天然氣在高壓和低溫條件下形成的類冰的、非化學(xué)計(jì)量 的、籠形結(jié)晶化合物。天然氣水合物是一種潔凈的能源，被譽(yù)稱為21世紀(jì)新能源。其中， 甲烷的能源密度(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下每單位巖石體積中的甲烷體積)很大，是煤和黑色頁(yè)巖的10 倍，天然氣的2. 5倍。
[0003] 天然氣水合物在自然界廣泛分布在大陸、島嶼的斜坡地帶、活動(dòng)和被動(dòng)大陸邊緣 的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內(nèi)陸湖的深水環(huán)境。天然氣水合物的形成條件：低 溫，溫度一般低于l〇°C;高壓，壓力一般高于lOMPa;充足的天然氣(烴類，以甲烷為主）氣體 來(lái)源；有利的水合物賦存空間。天然氣水合物形成的氣體來(lái)源主要是：存在于深部的有機(jī) 質(zhì)受熱解作用所產(chǎn)生的氣體并向上運(yùn)移；微生物降解沉積物中有機(jī)質(zhì)而產(chǎn)生的氣體；火山 作用產(chǎn)生的氣體；大氣溶解。根據(jù)對(duì)以上條件的分析和探測(cè)，天然氣水合物主要分布于高緯 度陸地(凍土帶）和海底。據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%海域均含有天然氣水合物，分布于各大洋邊緣海域 的陸坡、陸隆以及盆地與部分內(nèi)陸海，在特殊環(huán)境中，則可以在海底表面富集。
[0004] 從天然氣水合物沉積層中采收天然氣會(huì)使海底沉積層強(qiáng)度降低，增加海床的不穩(wěn) 定性，可能引起地質(zhì)塌陷，海底滑坡等災(zāi)害。如何經(jīng)濟(jì)高效，安全的開(kāi)采天然氣水合物，同時(shí) 又不會(huì)引起海底滑坡與沉積層坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，需要深入研究水合物沉積物的力學(xué)特性， 特別是研究水合物儲(chǔ)層在開(kāi)采過(guò)程中及開(kāi)采后孔隙率及滲透率的變化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，操作簡(jiǎn)單， 能實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的測(cè)定天然氣水合物分解過(guò)程中孔隙率及滲透率的變化，所測(cè)得的數(shù)據(jù) 為以后研究天然氣水合物開(kāi)采后海底的穩(wěn)定性及海底地質(zhì)災(zāi)害的防治等問(wèn)題提供基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)。
[0006] 本發(fā)明提供的一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置它包括由夾持釜上 部和夾持釜下部組成的夾持釜、施壓活塞、柔性可縮密封套、進(jìn)氣(水）孔、排水(水）孔、 圍壓孔；所述的夾持釜上部和下部通過(guò)密封圈密封連接；所述施壓活塞中心位置設(shè)有進(jìn)氣 (水）孔12 ;所述夾持釜上部設(shè)置有連通柔性密封套和夾持釜的排氣(水）孔9;所述夾持釜 底部設(shè)置有連通柔性密封套和夾持釜的進(jìn)氣(水）孔6 ;所述夾持釜底部設(shè)置有連通柔性密 封套和夾持釜的排氣(水）孔7;所述夾持釜底部設(shè)置有圍壓施加孔5;所述圍壓施加孔、排 氣(水）孔7、9均設(shè)置有電磁閥控制其開(kāi)閉。
[0007] 本發(fā)明提供的一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：將天 然氣水合物三軸試驗(yàn)壓力室與天然氣水合物反應(yīng)釜有機(jī)的組合在一起，避免了水合物試樣 在制作、裝樣過(guò)程中的分解，實(shí)現(xiàn)了天然氣水合物沉積物樣品孔隙率和滲透率實(shí)時(shí)測(cè)量，填 補(bǔ)了國(guó)內(nèi)水合物沉積物孔隙率和滲透率實(shí)時(shí)測(cè)量設(shè)備的空白。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置的示意圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置的裝置試驗(yàn)組裝示意圖。
[0010] 圖中各標(biāo)記如下：1施壓活塞承壓板、2夾持釜上部、3密封圈、4夾持釜下部、5圍 壓施加孔、6下部進(jìn)氣(水）孔、7下部排氣(水）孔、8柔性可縮密封套、9上部排氣(水）孔、10 活塞、11活塞腔、12上部進(jìn)氣(水）孔、13上部進(jìn)氣(水）嘴、14上部壓力砧、15下部進(jìn)氣(水） 嘴、16下部壓力砧。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明： 一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置具體實(shí)施步驟如下： 1) 、制作具有制定孔隙率的天然氣水合物試樣。將按照一定孔隙率％制作的天然氣水 合物丕樣套入柔性可縮密封套中（其中丕樣的制作方法已在同一發(fā)明人的其他專利中詳細(xì) 提到)，裝入夾持釜中；然后將夾持釜放到試驗(yàn)機(jī)壓力室內(nèi)，此時(shí)應(yīng)注意將夾持釜上下進(jìn)氣 (水）孔與試驗(yàn)機(jī)上下壓力砧上的孔對(duì)正；密封壓力室，連接圍壓施加孔5電磁閥；坯樣的上 下兩個(gè)端面通具有一定壓差的實(shí)驗(yàn)氣體，同時(shí)，通過(guò)控制試樣局部溫度7"使制作好的坯 樣中的冰粉剛好完全融化，動(dòng)態(tài)的試樣局部溫度使試樣溫度維持在Tf ;待氣體在述樣中充 分溶解，調(diào)節(jié)溫度和壓力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置此時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件位于相平衡曲線的水合物穩(wěn) 定存在區(qū)域生成水合物，關(guān)閉13上部進(jìn)氣(水）嘴和15下部進(jìn)氣(水）嘴，保持溫度壓力條 件穩(wěn)定，完成試樣的制作； 2) 、通過(guò)試樣上部排氣接口 9和試樣下部排水接口 7連接外部排氣、排水收集設(shè)備； 3) 、連通7、9各通氣孔電磁閥； 4) 、選擇實(shí)驗(yàn)方法模擬水合物開(kāi)采并采集記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0012] (a)減壓法模擬水合物開(kāi)采時(shí)，根據(jù)模擬的天然氣水合物儲(chǔ)層所處的深度，在夾持 釜上部活塞承壓板上施加壓力巧（即對(duì)試樣施加垂直壓力石）。保持試樣周圍的溫度不 變，通過(guò)改變?cè)嚇铀幍沫h(huán)境的圍壓來(lái)模擬減壓法開(kāi)采水合物，根據(jù)實(shí)驗(yàn)精度的需要設(shè)置 合適的壓降梯度，逐級(jí)降壓，同時(shí)保持試樣所受的垂直力與不變。調(diào)試完成試樣所處的溫 度壓力環(huán)境開(kāi)始模擬減壓開(kāi)采的同時(shí)打開(kāi)7、9兩通氣孔的電磁閥，記錄模擬減壓開(kāi)采過(guò)程 中活塞10的位移A#;,假設(shè)混合物的初始高度為，受壓后的混合物的高度為盡，則

【權(quán)利要求】
1. 一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于：它包括由夾持釜上部 和夾持釜下部組成的夾持釜、施壓活塞、柔性可縮密封套、進(jìn)氣(水）孔、排水(水）孔、圍壓 孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于：所 述的夾持釜上部和下部通過(guò)密封圈密封連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于： 所述施壓活塞中心位置設(shè)有進(jìn)氣(水）孔12。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于： 所述夾持釜上部設(shè)置有連通柔性密封套和夾持釜的排氣(水）孔9。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于： 所述夾持釜底部設(shè)置有連通柔性密封套和夾持釜的進(jìn)氣(水）孔6。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于： 所述夾持釜底部設(shè)置有連通柔性密封套和夾持釜的排氣(水）孔7。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于： 所述夾持釜底部設(shè)置有圍壓施加孔5。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于： 所述圍壓施加孔、排氣(水）孔7、9均設(shè)置有電磁閥控制其開(kāi)閉。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于： 所述柔性可縮密封套由超磁導(dǎo)體組件，能調(diào)節(jié)水合物所處環(huán)境的溫度。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK104458527SQ201410611930
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】蔣宇靜, 公彬 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)