[发明专利]裂隙型天然气水合物动态监测装置及其方法

权利要求书

1.一种裂隙型天然气水合物动态监测方法，其特征在于：应用的监测装置包括反应釜(1)、高压供气瓶组(2)、气体回收罐(3)、采集与处理系统(4)和低温恒温气浴室(6)，反应釜(1)置于低温恒温气浴室(6)内，并分别与高压供气瓶组(2)、气体回收罐(3)连通，反应釜(1)通过低温电缆(5)与采集与处理系统(4)电连接；

所述的反应釜(1)包括反应釜本体(8)，反应釜本体(8)内腔填充沉积物介质(21)，沉积物介质(21)内设有模拟裂隙层(22)；反应釜本体(8)的两端分别设有下端盖(14)和上端盖(7)，下端盖(14)上设有与反应釜本体内腔相连通的气体入口(15)，气体入口(15)连接高压供气瓶组(2)，上端盖(7)上设有与反应釜本体内腔相连通的气体出口(20)，气体出口(20)连接气体回收罐(3)；反应釜本体(8)内腔沿轴向至少设有两组成像测量电极(12)，成像测量电极(12)通过低温电缆(5)与采集与处理系统(4)电连接；成像测量电极(12)对应的反应釜本体外侧设置电极屏蔽筒(9)；

在所述上端盖(7)的内壁上，安装有气体稳流器(19)；在所述下端盖(14)的内壁上，安装有气体缓冲器(16)；

监测方法包括如下步骤，

(1)校准成像测量电极测点，校准温度、压力测点；

(2)采用内径比反应釜本体小的硬质塑料桶磨具，填装饱和地层孔隙水沉积物介质、模拟裂隙层，并冷冻成型；

(3)将冷冻成型的沉积物介质和模拟裂隙层装入反应釜，化冰，压实，补充沉积物使沉积物填满反应釜本体内部空间；

(4)连接反应釜下端盖、气体缓冲器、气体稳流器、反应釜上端盖，将反应釜放置在低温恒温气浴室，降温至预定温度条件；

(5)依次连接高压供气瓶组、反应釜、气体回收罐、采集与处理系统；

(6)调节高压供气瓶组，使高压供气瓶组内的甲烷气以恒定的渗流通量进入反应釜本体，控制出气口阀门，使反应釜本体内部压力维持在预定压力条件；

(7)通过成像测量电极，测量当前三维电导率场分布，进行图像重建，作为初始电导率场基准值；

(8)持续步骤(6)至(7)，同时采集电导率场数据，并实时做图像重建，根据图像的变化规律，实时分辨和识别水合物的生成位置、生成量；

(9)当步骤(8)中的电导率场维持不变时，说明水合物合成完毕；

若上述步骤完成后，还需要进行裂隙型天然气水合物分解规律观测，则转入步骤(10)，否则，停止实验；

(10)停止气体通入，关闭气体入口阀门，控制气体出口恒定的压力值，实时采集三维电导率场数据并做图像重建，观察一定压降条件下裂隙型水合物分解阵面的演化规律；

(11)结束实验。

2.根据权利要求1所述的裂隙型天然气水合物动态监测方法，其特征在于：每组成像测量电极(12)沿反应釜本体同一圆周方向间隔设置，同组相邻成像测量电极的间距为成像测量电极宽度的2倍，每个成像测量电极的长宽比为(1.5:1)-(2:1)。

3.根据权利要求2所述的裂隙型天然气水合物动态监测方法，其特征在于：相邻两组成像测量电极的中间位置设置一个单独的电极片，以作为屏蔽电极；不同组成像测量电极之间的间距至少为成像测量电极长度的2倍以上。

4.根据权利要求2或3所述的裂隙型天然气水合物动态监测方法，其特征在于：反应釜本体(8)整体采用耐压尼龙材料；或反应釜本体(8)整体采用合金材料，反应釜本体(8)内腔设置内筒(8-1)，内筒(8-1)采用耐压尼龙材料，内筒(8-1)内填充沉积物介质(21)；或反应釜本体(8)由耐压尼龙短节(8-2)和合金短节(8-3)连接构成，耐压尼龙短节(8-2)的两端分别连接合金短节(8-3)，两个合金短节(8-3)的另一端分别连接上端盖(7)和下端盖(14)，耐压尼龙短节(8-2)内填充沉积物介质(21)。

5.根据权利要求4所述的裂隙型天然气水合物动态监测方法，其特征在于：所述电极屏蔽筒(9)上设有成像接线孔(10)，低温电缆(5)通过成像接线孔(10)引入反应釜本体内并连接成像测量电极(12)。