[发明专利]天然气水合物饱和度和沉积物渗透率同步测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种天然气水合物饱和度和沉积物渗透率同步测量装置，包括倒置的反应釜，反应釜的底端分别连接有抽真空系统、围压控制系统和循环制备样品系统，反应釜的顶端分别连接有渗透率瞬态测量系统、水合物饱和度测量系统和数据采集系统，渗透率瞬态测量系统、水合物饱和度测量系统、和数据采集系统分别与计算机相连接；反应釜、循环制备样品系统和渗透率瞬态测量系统均设置于温度控制系统内。本发明还公开了一种天然气水合物饱和度和沉积物渗透率同步测量方法，本发明能够实现合成与分解过程中水合物饱和度及其沉积物渗透率的同步瞬态测量，为储层渗透率在水合物成藏与开采过程中的变化规律研究提供可靠的实验平台。

技术领域

本发明属于非常规油气藏工程与岩土工程基础物性测量技术领域，具体涉及一种天然气水合物饱和度和沉积物渗透率同步测量装置，本发明还涉及一种天然气水合物饱和度和沉积物渗透率同步测量方法。

背景技术

天然气水合物勘探开发受到各国政府、高校和研究机构的高度重视，已经成为非常规油气藏工程的研究热点，其涉及的含水合物沉积物结构较常规土体结构更为复杂，对岩土工程相关理论的工程应用提出了更高的要求。我国南海海域和青藏高原蕴含着丰富的水合物资源，海域水合物试开采的实施迫在眉睫，然而在水合物成藏理论与开采机理方面仍然存在一些问题，特别是不同饱和度和微观赋存形式的水合物对其沉积物渗透率的影响规律及理论模型研究仍然不能较好的满足工程实际需求。

由于现场取芯技术的难度大、成本高，而人工合成的样品具有操作简便、参数可控和成本低廉等特点，常被选为室内实验研究的主要对象。水合物饱和度与微观赋存形式是其沉积物渗透率的重要影响因素，而水合物成藏过程与开采过程中水合物微观赋存形式随水合物饱和度的变化规律存在着较大差异。水合物勘探开发引起的沉积物有效应力变化会造成微观孔隙结构的扰动，进而导致含水合物沉积物渗透率的变化。近年来，国内外许多高校以及研究机构开展了含水合物沉积物渗透率的实验测量工作，研制了多套实验测量装置，能够一定程度上模拟水合物成藏与开采过程，根据气量变化间接确定水合物饱和度，采用稳态渗流法测量沉积物渗透率。但是目前已有的含水合物沉积物渗透率测量装置无法对水合物饱和度进行实时动态测量，测量时难以形成理想的稳态渗流状态，特别是对于我国南海海域以粘土质粉砂等细颗粒为主的含水合物沉积物而言，测量精度低，消耗时间长，水合物饱和度易发生变化，无法实现水合物饱和度及其沉积物渗透率的同步瞬态测量，制约了水合物合成与分解过程中沉积物渗透率随水合物饱和度变化规律及理论模型的研究工作。

发明内容

为了克服现有测量装置存在的上述问题，本发明提供一种水合物饱和度及其沉积物渗透率同步瞬态测量装置及技术。该装置能够模拟自然条件下水合物储层的温度、压力和孔隙度等参数，能够模拟水合物成藏过程与开采过程，能够实时动态测量水合物饱和度，无需稳态渗流状态即可快速测量沉积物渗透率，能够实现水合物饱和度及其沉积物渗透率的同步瞬态测量，测量精度高，消耗时间短，测量时水合物饱和度不会发生变化。

本发明的另一目的是提供一种天然气水合物饱和度和沉积物渗透率同步测量方法。

本发明所采用的第一技术方案是，一种天然气水合物饱和度和沉积物渗透率同步测量装置，包括倒置的反应釜，反应釜的底端分别连接有抽真空系统、围压控制系统和循环制备样品系统，反应釜的顶端分别连接有渗透率瞬态测量系统、水合物饱和度测量系统和数据采集系统，渗透率瞬态测量系统、水合物饱和度测量系统和数据采集系统分别与计算机相连接；反应釜、循环制备样品系统和渗透率瞬态测量系统均设置于温度控制系统内。

进一步地，反应釜内设有成型模盒，成型模盒内设置导热导压的橡胶筒，橡胶筒与数据采集系统相连接，橡胶筒内包裹沉积物样品，沉积物样品的顶部和底部分别设置有第一透水石和第二透水石，沉积物样品与水合物饱和度测量系统相连接；反应釜之内且在橡胶筒之外的围压环腔内充满液体；反应釜整体放置于温度控制系统内。