一種含甲烷水合物的巖心樣品混合攪拌裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于石油天然氣技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含甲烷水合物的巖心樣品混合攪 拌裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 受巖心來源限制，天然氣水合物關(guān)鍵物性參數(shù)（主要包括力學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、熱物 理及滲透率等）研究進(jìn)展緩慢。人造含水合物沉積物巖心是天然氣水合物模擬實驗研究的 重要手段之一。開展含水合物沉積物物性參數(shù)測定技術(shù)研究，樣品制備尤為關(guān)鍵。目前， 實驗室中制備樣品的方法主要有二種：原位生成法和混合壓制法。不同的制備方法將會導(dǎo) 致所制作的含水合物沉積物物理模型不同，進(jìn)而導(dǎo)致測量所得的有關(guān)物性參數(shù)存在較大差 異。自然界水合物的形成與實驗室合成在時間尺度上存在巨大的差異，因此，實驗室制備的 含水合物沉積物的結(jié)構(gòu)性、膠結(jié)性等微觀方面與自然界的水合物沉積物有較大的差別。因 此，非常有必要建立一種含水合物巖心樣品的制備技術(shù)方法，以獲取更為接近自然狀態(tài)下 的含水合物沉積物樣品，以替代真實的含天然氣水合物巖心樣品開展相關(guān)實驗，這對含天 然氣水合物巖心樣品關(guān)鍵物性參數(shù)的準(zhǔn)確測定以及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)方法的建立具有重要意 義。
[0003] 混合壓制法是目前國內(nèi)外應(yīng)用比較普遍的一種人工巖心壓制技術(shù)，該方法將天然 氣水合物粉末與特定規(guī)格石英砂在一定溫度壓力條件下混合壓縮成型。
[0004] 大連理工大學(xué)采用混合壓實法制備含水合物巖心樣品。該方法中先將高嶺石粘土 烤干，然后放到冰箱里冷卻。此外，用刨冰機(jī)制得冰粉并將其填充到反應(yīng)器中，同時，也將高 壓甲烷氣體充入反應(yīng)器中，然后將反應(yīng)器放入冰箱中來生成甲烷水合物。在反應(yīng)結(jié)束后將 不飽和的甲烷水合物從反應(yīng)器中取出，根據(jù)實驗要求將干燥的高嶺石粘土與不飽和甲烷水 合物按一定比例混合，然后將混合物放入模子中加高壓（IOMPa)壓縮來制得樣品。最后，將 沉積物樣品從模子中取出，包在一個橡膠膜中并及時放入壓力室中。整個樣品制備過程都 是在低溫室（-KTC )中進(jìn)行的。
[0005] 上述技術(shù)涉及一種含水合物巖心樣品的混合壓實制樣技術(shù)，與本申請技術(shù)方法接 近。該方法雖然實現(xiàn)了在含水合物巖心樣品的壓制成型，但無法準(zhǔn)確控制水合物飽和度、分 布狀態(tài)（彌散狀、核狀及層（脈）狀等）等特定水合物儲層的關(guān)鍵特征，即無法確保所壓制 巖心的基本特征與目標(biāo)儲層的一致性。產(chǎn)生上述問題的原因是上述背景方法未綜合考慮模 擬實驗中目標(biāo)儲層的有關(guān)特性。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的在于提供一種含甲烷水合物的巖心樣品混合攪拌裝置，解決了 現(xiàn)有的水合物巖心樣品的壓制成型過程中，無法確保所壓制巖心的基本特征與目標(biāo)儲層的 一致性的問題。
[0007] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是包括攪拌裝置電機(jī)，攪拌裝置電機(jī)連接減速機(jī) 構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)分別連接電器控制器和傳動機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)連接攪拌軸，攪拌軸安裝在物料箱 內(nèi)，攪拌軸上安裝有攪拌槳，物料箱內(nèi)填充有沉積物與水合物混合物料，物料箱由攪拌裝置 冷卻夾套包裹。
[0008] 進(jìn)一步，所述物料箱直徑350mm，長600mm，高1300mm。
[0009] 進(jìn)一步，所述攪拌裝置冷卻夾套固定在物料箱外殼上，確保在樣品低溫狀態(tài)下攪 拌，攪拌裝置冷卻夾套采用對開式，方便裝卸。
[0010] 本實用新型的有益效果是能夠很好地保證所壓制含甲烷水合物的巖心樣品的基 本特征與目標(biāo)儲層一致。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型含甲烷水合物的巖心樣品壓制方法示意圖；
[0012] 圖2是巖心壓制裝置示意圖；
[0013] 圖3是混合攪拌裝置示意圖。
[0014] 其中，1液壓裝置控制器，2壓制裝置電機(jī)，3油栗，4油馬達(dá)，5液壓油罐，6壓柱，7 振動裝置控制器，8模具，9液氮入口，10氮氣出口，11振動器，12壓緊機(jī)構(gòu)，13巖心樣品，14 壓制裝置冷卻夾套，15襯套，21攪拌裝置電機(jī)，22減速機(jī)構(gòu)，23電器控制器，24傳動機(jī)構(gòu)，25 攪拌軸，26攪拌槳，27攪拌裝置冷卻夾套，28物料箱，29沉積物與水合物混合物料。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016] 圖1為本工藝流程的示意圖，本實用新型實施例工藝流程的步驟如下：
[0017] (1)確定壓制巖心的基本特征：
[0018] 南海神狐海域含水合物沉積物巖心SH2B為目標(biāo)水合物儲層樣品，以其基本特征 確定本實施案例的實際物理模型特征。由于目標(biāo)儲層的礦物組成十分復(fù)雜，實施例中對其 進(jìn)行了簡化：該區(qū)域水合物飽和度為20%~49%，取平均值為34. 5%;平均孔隙度為32%; 水合物在沉積物中呈彌散狀分布；巖心沉積物組成以碎肩礦物、粘土礦物和碳酸鹽礦物為 主，總體含量分別為63%、20%和17% ;碎肩礦物主要為石英，粘土礦物主要為伊利石和綠 泥石，碳酸鹽礦物主要為方解石；水合物主要氣體組成為甲烷氣體。
[0019] (2)沉積物復(fù)配及預(yù)處理：
[0020] ①按重量份分別稱取細(xì)粒石英砂6. 3份、粘土礦物（伊利石）2. 0份和方解石L 7 份；
[0021] ②將步驟①稱取的沉積物用實驗室去離子水沖洗2~3次，沖洗干凈后轉(zhuǎn)移至樣 品盤中；
[0022] ③將盛由沉積物樣品的樣品盤置于烘箱中烘干備用；
[0023] ④將烘干后的沉積物樣品置于混合攪拌裝置（圖3所示）的物料箱28中；
[0024] ⑤通過電器控制器23設(shè)置攪拌速率，開啟攪拌裝置電機(jī)21，直至沉積物樣品混合 均勻。
[0025] (3)水合物與沉積物低溫攪拌混合：
[0026] ①將混合攪拌裝置（圖3)置于-30°C低溫室內(nèi)；
[0027] ②將混合攪拌裝置（圖3)中攪拌系統(tǒng)冷卻夾套27中注入液氮降低物料箱28 (圖 3)及其中沉積物的溫度以防止水合物分解；
[0028] ③依照巖心樣品體積、孔隙度和水合物飽和度計算所需水合物重量為6. 4g，采用 桌面稱迅速稱取實驗室合成的純甲烷氣體水合物樣品；
[0029] ④待物料箱28 (圖3)充分冷卻后將稱取的純甲烷氣體水合物樣品置于物料箱中 與復(fù)配的沉積物混合；
[0030] ⑤通過電器控制器23(圖3)設(shè)置攪拌器轉(zhuǎn)速lOOr/min和攪拌時間15min，開啟攪 拌裝置電機(jī)21 (圖3)，開始攪拌直至水合物與沉積物混合均勻；
[0031] ⑥將混合均勻的含水合物沉積物樣品從物料箱