[发明专利]一种海洋天然气水合物岩芯重塑装置及方法

说明书

一种海洋天然气水合物岩芯重塑装置及方法，装置包括热缩夹套、声波数据采集系统、X射线CT成像系统、主体反应釜、注气系统、围压油浴循环系统，实现岩芯水合物P波速度数据采集功能，P波速度与测井数据的对比判定水合物重塑是否完成。主体反应釜，热缩夹套，天然岩芯及两端堵头组成主体系统，实现岩芯内的水合物重塑生成。围压系统实现岩芯周围海底原位压力与温度的控制。注气系统在岩芯围压作用下，实现岩芯内部孔隙压的控制。该水合物岩芯重塑装置应用于钻探取样非保真岩芯或已泄压天然岩芯内水合物海底原位条件重塑，能通过X射线CT扫描实时观测水合物岩芯内部空间分布，结构简单，操作方便，可对多个岩芯重复使用。

技术领域

本发明属于海洋油气藏资源勘探技术研究领域，涉及一种海洋天然气水合物岩芯重塑装置及方法，具体是一种能实现将泄压非保真的海底天然岩芯还原到海底条件下含水合物赋存状态的装置及方法。

背景技术

海洋天然气水合物蕴藏量丰富，是一种继石油、天然气之后的潜在能源。由于海洋天然气水合物缺乏安全高效开采效率以及可能会带来一定的海洋地质风险和环境影响，因此目前全世界范围内还没有对海洋天然气水合物开展商业化开采。

随着海洋天然气水合物勘探步伐的不断深入与进展，为了进一步评价天然气水合物资源储量，准确掌握天然气水合物藏储层特性，明确未来天然气水合物试开采目标区，为天然气水合物资源开发提供基础数据参数，对海底沉积物样品进行直接保压保温取样与保真样品分析，成为了天然气水合物资源勘探与开发的迫在需求。尽管目前国际上对于天然气水合物非保真天然岩芯的测试分析相关研究工作正在逐步展开，但是天然气水合物天然岩芯的深入全面测试分析技术还不完善。

天然气水合物非保真天然岩芯重塑，是实验室模拟海底天然气水合物真实赋存状态的关键技术，即利用实验设备重现海底原位的温度压力条件，对已泄压分解的天然岩芯进行水合物的重塑生成，开发天然气水合物非保真天然岩芯原位重塑技术，为下一步准确分析天然气水合物矿藏相关物化性质及水合物赋存结构成藏条件分析提供实验物样和基础数据支持。

发明内容

本发明针对钻探取样的海洋天然气水合物非保真天然岩芯，提供一种能重现海底原位温度压力条件装置，可以实现岩芯内部海洋天然气水合物重塑生成，实时监测水合物重塑过程中岩芯声速响应规律，对比随钻测井声速数据判断重塑过程结束，并且通过微焦点X射线CT设备实现可视化结构分析。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种海洋天然气水合物岩芯重塑装置，包括热缩夹套、声波数据采集系统、X射线CT成像系统、主体反应釜、注气系统、围压油浴循环系统；其中，密闭的主体反应釜内填充油浴，油浴中设置非保真的天然岩芯，天然岩心由四周包裹的热缩夹套和岩心上、下两端设置的岩心堵头密封，进而与其外部油浴隔离，并且同时承受围压的作用；围压油浴循环系统与油浴连通，用于调节天然岩心外部围压和温度；注气系统通过管路与上、下两端的岩心堵头相连，用于向天然岩心中注入气体，实现岩芯内部孔隙压力的精确控制；所述声波数据采集系统包括超声波发射、接收探头、脉冲收发器和示波器，其中，超声波发射、接收探头分别设置于上、下两端的岩心堵头内，与外部的脉冲收发器连接，再连接示波器，用于测量岩心整体P波信号；所述主体反应釜设置于X射线CT成像系统中的微焦点X射线CT腔体内部，通过进行X射线扫描，用于可视化监测水合物在岩芯内的三维空间分布，并提取天然岩芯内部重塑的饱和度参数。

进一步地，上述声波数据采集系统的纵波频率范围是100～200kHz。

进一步地，上述围压油浴循环系统包括自动围压泵、自动循环泵和控温的循环油浴；其中自动围压泵的泵体最高工作压力5000Psi，流速0.001-50ml/min；自动循环泵的流速为3～5L/min；循环油浴的工作温度为-20℃～150℃。

上述一种海洋天然气水合物岩芯重塑装置的方法，包括如下步骤：