[发明专利]一种天然气水合物钻探现场岩心气体的采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及气体采集领域，更具体的涉及一种用于天然气水合物钻探现场快速采集岩心（及水合物）中烃类气体的系统。

背景技术

天然气水合物是一种高密度（1 m³可释放164 m³的甲烷）的清洁能源，是全球煤、石油、天然气等常规能源资源总和的2倍，已引起全球许多国家的高度关注。钻探过程中，岩心释放气体量的大小，是现场快速判断水合物存在与否的关键参数之一。因此，水合物钻井岩心现场快速采气装置，是钻探现场气体采集、测量、进而快速判识水合物的重要基础装备。

经过文献检索，目前国内外天然气水合物钻井岩心气体采集方法，主要有顶空气法和静置排气法。前者主要用于采集岩心（或岩屑）中的气体，后者则用于采集水合物岩心的气体，具体方法如下：

1、顶空气法，具体操作是：将5cm长的岩心样品称重并装入配有隔垫的金属罐中，加水使金属罐与样品之间充满水，上部留有一定的空间位置（100ml），水中加入2.3g的杀菌剂（sodium azide），然后把样品和水密封起来，倒置冷藏及运输，送到实验室后，将冷藏的样品温度恢复到20℃，再行5分钟的高速机械振荡，然后取一定量的容器顶部空间气体（15ml）进行烃成分和同位素分析。该方法采用常温机械振荡方式释放气体，优点是：野外操作简单、快捷；缺点是：（1）随着水合物的分解及气体释放，金属罐内的压力越来越大，抑制了水合物的分解，导致气体释放不完全；（2）分解释放出的烃类气体混入了金属罐顶部预留空间的空气，造成一系列分析误差。

2、静置排水法，具体操作是：选择含量较高且肉眼可见的水合物岩心样品，将其浸没在水下，水合物分解释放的气体，用置换水法将释放出的气体收集到可用瓶塞密封的玻璃容器中，或暂时收集于60ml的塑料注射器内，然后导入专用的玻璃瓶中封存。该方法采用常温下自然静置释放，排水取气，优点是野外操作简单，排除了空气的影响；缺点是：（1）静置自然释放速度较慢；（2）样品分解释放受环境温度影响较大，使得水合物分解程度不一，气体释放量误差较大。

综上所述，现有技术中存在的以上两种方法均具有野外操作简单的优点，但也都具有分解速度慢、效率低、不完全，以及易受环境温度影响等缺点，而且还可能受到空气混入污染的影响。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的不足，提供一套能够用于天然气水合物钻探现场岩心中烃类气体的快速采集系统，该采集系统具备材质优良、操作简便、工作效率高和采集气体样品质量好的优点。

本发明的具体技术方案如下：

一种天然气水合物钻探现场岩心气体的采集系统，包括集气罐、水浴恒温箱、震动台和集气瓶，所述水浴恒温箱放置于所述震动台上，所述集气罐包括可拆分的罐体和罐体盖，且所述罐体和罐体盖能够密封连接，采用所述采集系统收集岩心气体时，装有岩心样品的罐体与罐体盖在水浴恒温箱的恒温饱和盐水环境下密封连接，且所述集气瓶在恒温饱和盐水环境下连接于罐体盖的集气出口。

进一步的根据本发明所述的采集系统，其中所述罐体为上端开口、下端封闭的筒式结构，开口端用于放入岩心样品和注入饱和盐水，开口端外壁设有两个以上的密封圈卡槽，且在所述密封圈卡槽内嵌有密封圈。

进一步的根据本发明所述的采集系统，其中所述罐体盖为套装在罐体开口端的可拆卸式集气和导气装置，并通过所述密封圈与所述罐体形成滑动式密封连接。

进一步的根据本发明所述的采集系统，其中所述罐体盖下部为圆筒状、中部为圆台状、上部为圆管状，且罐体盖下部圆筒内壁直径略大于所述罐体开口端外壁直径，罐体盖中部圆台内壁光滑，罐体盖上部圆管作为集气导管伸入倒置的集气瓶中。

进一步的根据本发明所述的采集系统，其中在所述集气导管的底部设置有集气导管开关，用于控制集气罐内气体经过集气导管通过，所述集气导管开关之上的集气导管外壁设置有三个以上的集气瓶托架，通过固定螺丝将所述集气瓶扣卡固定于所述集气瓶托架上，并保证所述集气导管伸入所述集气瓶内且其外壁与集气瓶内壁间留有间隙。

进一步的根据本发明所述的采集系统，其中所述水浴恒温箱包括水槽、集气罐卡槽和温度控制面板，所述水槽用于盛放饱和盐水，所述集气罐卡槽设置于所述水槽内，用于固定集气罐，所述温度控制面板设置于水槽外壁面上，用于自动调节水槽内的盐水温度。