一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及了一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置，尤其涉及一種 天然氣水合物分解過程中天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置。
【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、活動和被動大陸邊緣 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KTC ;高壓，壓力一般高于IOMPa ;充足的天然氣(烴類，以甲烷為主）氣體 來源；有利的水合物賦存空間。天然氣水合物形成的氣體來源主要是：存在于深部的有機 質(zhì)受熱解作用所產(chǎn)生的氣體并向上運移；微生物降解沉積物中有機質(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)對以上條件的分析和探測，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，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使海底沉積層強度降低，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)濟高效，安全的開采天然氣水合物，同時 又不會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層在開采過程中及開采后孔隙率及滲透率的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的是提出一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置，操作簡 單，能實時、快速、準(zhǔn)確的測定天然氣水合物分解過程中孔隙率及滲透率的變化，所測得的 數(shù)據(jù)為以后研究天然氣水合物開采后海底的穩(wěn)定性及海底地質(zhì)災(zāi)害的防治等問題提供基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0006] 本實用新型提供的一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測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、進氣進水孔、排氣排水 孔、圍壓施加孔，其中柔性可縮密封套置于夾持釜內(nèi)部，夾持釜上部和夾持釜下部插接在一 起，并通過密封圈密封，夾持釜、施壓活塞和柔性可縮密封套三者中心位于同一條直線；施 壓活塞中心位置設(shè)有進氣孔、進水孔；夾持釜上部設(shè)置有連通柔性密封套和夾持釜的排氣、 排水孔；夾持釜底部設(shè)置有連通柔性密封套和夾持釜的進氣孔、進水口；夾持釜底部設(shè)置 有連通柔性密封套和夾持釜的排氣排水孔；夾持釜底部設(shè)置有圍壓施加孔；圍壓施加孔、 排氣排水孔均設(shè)置有電磁閥控制其開閉。
[0007] 本實用新型提供的一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置具有以下優(yōu)點： 將天然氣水合物三軸試驗壓力室與天然氣水合物反應(yīng)釜有機的組合在一起，避免了水合物 試樣在制作、裝樣過程中的分解，實現(xiàn)了天然氣水合物沉積物樣品孔隙率和滲透率實時測 量，填補了國內(nèi)水合物沉積物孔隙率和滲透率實時測量設(shè)備的空白。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本實用新型天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置的示意圖。
[0009] 圖2是本實用新型天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置的裝置試驗組裝示 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下部進氣進水孔、7下部排氣排水孔、8柔性可縮密封套、9上部排氣排水孔、10 活塞、11活塞腔、12上部進氣進水孔、13上部進氣進水嘴、14上部壓力砧、15下部進氣進水 嘴、16下部壓力砧。
【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步詳細說明：
[0012] 一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置具體實施步驟如下：
[0013] 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 詳細提到)，裝入夾持釜中；然后將夾持釜放到試驗機壓力室內(nèi)，此時應(yīng)注意將夾持釜上下 進氣進水孔與試驗機上下壓力砧上的孔對正；密封壓力室，連接圍壓施加孔5電磁閥；坯樣 的上下兩個端面通具有一定壓差的實驗氣體，同時，通過控制試樣局部溫度7"使制作好 的述樣中的冰粉剛好完全融化，動態(tài)的試樣局部溫度使試樣溫度維持在P ;待氣體在述樣 中充分溶解，調(diào)節(jié)溫度和壓力，根據(jù)實驗要求設(shè)置此時的實驗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上部進氣進水嘴和15下部進氣進水嘴，保持溫度壓力 條件穩(wěn)定，完成試樣的制作；
[0014] 2)、通過試樣上部排氣接口 9和試樣下部排水接口 7連接外部排氣、排水收集設(shè) 備；
[0015] 3)、連通7、9各通氣孔電磁閥；
[0016] 4)、選擇實驗方法模擬水合物開采并采集記錄實驗數(shù)據(jù)。
[0017] 減壓法模擬水合物開采時，根據(jù)模擬的天然氣水合物儲層所處的深度，在夾持釜 上部活塞承壓板上施加壓力石（即對試樣施加垂直壓力石）。保持試樣周圍的溫度不變， 通過改變試樣所處的環(huán)境的圍壓來模擬減壓法開采水合物，根據(jù)實驗精度的需要設(shè)置合適 的壓降梯度，逐級降壓，同時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)境開始模擬減壓開采的同時打開7、9兩通氣孔的電磁閥，記錄模擬減壓開采過程中活塞 10的位移，假設(shè)混合物的初始高度為H。，受壓后的混合物的高度為乓，則乓=盡)- AZfi ，Δ/^為壓力作用下混合物的壓縮量。根據(jù)土力學(xué)中孔隙比的定義以及混合物體積^不 會變化，且令Fs=I，同時混合物受壓前后橫截面積不變，從而得到：
[0018] 所以得到實驗所需的孔隙比：
【主權(quán)項】
1. 一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置，其特征在于：該裝置包括由夾持釜 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、進氣進水孔、排氣排水孔、 圍壓施加孔，其中柔性可縮密封套置于夾持釜內(nèi)部，夾持釜上部和夾持釜下部插接在一起， 并通過密封圈密封，夾持釜、施壓活塞和柔性可縮密封套三者中心位于同一條直線。
【專利摘要】本實用新型涉及了一種天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置，尤其涉及一種天然氣水合物分解過程中天然氣水合物孔隙率及滲透系數(shù)測定裝置。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，夾持器預(yù)留與試驗機壓力室想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。本實用新型可以實時測定天然氣水合物分解過程中的孔隙率及滲透系數(shù)的變化。
【IPC分類】G01N15-08
【公開號】CN204359655
【申請?zhí)枴緾N201420651738
【發(fā)明人】蔣宇靜, 公彬
【申請人】山東科技大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年11月5日