[发明专利]一种含气体水合物的多孔介质毛细管压力测量装置及方法

权利要求书

1.一种含气体水合物的多孔介质毛细管压力测量方法，采用一种含气体水合物的多孔介质毛细管压力测量装置，其特征在于，包括样品夹持器（21）以及与其相连的环压冷却系统、气体注入/排出系统、液体注入/排出系统、数据采集系统；

所述样品夹持器（21）的外部主体设置为夹持管（26），样品夹持器（21）的内部设置为中空内腔结构，样品夹持器（21）的两端部分别设置为气体进口（22）和液体进口（23），气体进口（22）和液体进口（23）均通过压帽（24）、堵头a（25）和夹持管（26）连接；所述样品夹持器（21）的中空内腔中嵌设样品（27），样品（27）的外侧设置有热缩套（30），热缩套（30）的两端设置有堵头b（31）；

所述气体注入/排出系统包括气体注入系统和气体排出回压系统，所述液体注入/排出系统包括液体注入系统和液体排出回压系统；

所述数据采集系统包括温度传感器（11）、核磁仪器（17）、差压传感器（18）、数据采集器（19）、计算机（20），温度传感器（11）设置在与样品夹持器（21）相连的冷却管上，通过温度传感器（11）测试环压液温度；核磁仪器（17）设置在样品夹持器（21）外侧，气体干燥器（7）通过排气管和样品夹持器（21）连接，通过核磁仪器（17）进行核磁信号采集和处理；差压传感器（18）设置在与样品夹持器（21）进出口相连的管路上，通过差压传感器（18）获取样品进出口压差即毛细管压力；数据采集器（19）采集各仪器信号并记录在计算机（20）上；包括如下步骤：

（1）在样品中生成稳定的水合物；

（2）在不改变水合物饱和度的情况下，向样品中注水；

（3）利用注入气体逐步排驱试样中的水，同时监测注气侧与被驱替水侧压力差；

（4）连接到实验装置不同部分的温度和压力传感器连接到以计算机为基础的数据采集设备，以5秒的间隔记录数据；

具体包括如下步骤：

a、制备样品：将样品装入第一层热缩套的管套中，采用第二层热缩套将两端堵头b与样品连接并加热收缩，控制样品与堵头b之间保持紧贴，将样品装入夹持器中；

b、开启制冷系统，对样品进行降温，抽真空、测试气密性；

c、降温完成后，通过气体泵将气体缓慢注入样品中，同时将气体排出回压系统中回压泵压力设定到实验所需压力，在设定的温度和压力下进行水合物生成；

d、在水合物形成后，通过气体排出回压系统缓慢排放气体逐渐降低压力，通过调节系统压力条件，使系统温度、压力条件维持在水合物相平衡曲线左右，通过低场核磁共振监测样品中信号量，保持其不变，则水合物生成达到稳定状态；

e、水合物合成达到稳定后，关闭气体注入阀门，打开气体排出回压系统阀门，通过高压液体注入泵将蒸馏水以设定压力和速度快速注入，待气体干燥器（7）中监测到水分排出则关闭液体注入及气体排出阀门，完成液体注入过程；气体排出过程，开启气体排出回压系统阀门；

f、开启气体注入泵，以一定压力和速度对样品中水进行驱替，驱替过程通过液体排出回压系统排出液体，并控制气压和水压压力保持稳定；

g、重复步骤e-f，改变气体驱替压力，获取不同含水饱和度下毛管压力，最后得到此水合物饱和度下毛细管压力随含水饱和度变化曲线；

h、重复过程a-g得到不同水合物饱和度下毛管压力曲线。

2.根据权利要求1所述一种含气体水合物的多孔介质毛细管压力测量方法，其特征在于，所述堵头b（31）的内侧自由端部设置为堵头环形纹路（34），堵头b（31）的外侧自由端嵌设气体/液体进出口管线（32），堵头b（31）和热缩套（30）的连接处通过橡胶圈（33）密封，热缩套（30）通过加热收缩将样品密封，通过橡胶圈（33）的密封将流体分流。

3.根据权利要求1或2所述一种含气体水合物的多孔介质毛细管压力测量方法，其特征在于，所述环压冷却系统包括环压液冷却仪（8）、环压跟踪泵（9）、环压注入泵（10），所述样品夹持器（21）上设置有环压液入口（28）和环压液出口（29），所述环压液冷却仪（8）的输入端通过冷却管和环压液入口（28）连接，输出端和环压跟踪泵（9）的输入端连接，环压跟踪泵（9）的输出端分别通过冷却管和环压液出口（29）、环压注入泵（10）连接，通过环压注入泵（10）向样品夹持器（21）内注入环压液，通过环压液冷却仪（8）中的低温防冻液将通过的环压液制冷。