[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

说明书

本发明属于气体水合物技术领域，针对现有技术中存在的目前水合物储层毛管压力测量方法欠缺的现状，本发明的目的在于提供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，该装置包括样品夹持器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。此方法结合低场核磁共振技术，可以精确获取水合物饱和度，时时监测水合物稳定性，完成在不同水合物饱和度下多孔介质的毛管压力曲线准确测量，为水合物开采数值模拟提供基础数据。

技术领域

本发明属于气体水合物技术领域，具体涉及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。

背景技术

气体水合物是一种气体与水在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质。在自然界中已经发现大量天然气与水形成的水合物，是一种潜在的新型清洁能源。在水合物的产量数值模拟研究中，需要获取储层毛细管压力模型。对于水合物储层，毛细管压力不仅受到储层流体润湿性、储层孔隙结构影响，同时还受到水合物饱和度影响。由于水合物在温度和压力改变的条件下极易发生相变，因此，对含水合物沉积物毛管力测试成功的关键是将测试系统的温度和压力稳定在水合物相变条件以上。目前针对含水合物储层的毛管力测量方法技术鲜有提出。

针对目前水合物储层毛管压力测量方法欠缺的现状，涉及研发获取含气体水合物多孔介质毛细管压力的装置和方法，为水合物开采数值模拟提供基础数据，具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的目前水合物储层毛管压力测量方法欠缺的现状，本发明的目的在于提供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。

本发明采取的技术方案为：

一种含气体水合物的多孔介质毛细管压力测量装置，包括样品夹持器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；

所述样品夹持器的外部主体设置为夹持管，夹持管具体设置为内部中空的PEEK管(聚醚醚酮树脂管)，样品夹持器的内部设置为中空内腔结构，样品夹持器的两端部分别设置为气体进口和液体进口，气体进口和液体进口均通过压帽、堵头a和夹持管连接。

进一步的，所述样品夹持器的中空内腔中嵌设样品，样品的外侧设置有热缩套，热缩套的两端设置有堵头b，堵头b具体设置为PEEK堵头(聚醚醚酮树脂堵头)，堵头b的内侧自由端部设置为堵头环形纹路，堵头b的外侧自由端嵌设气体/液体进出口管线，堵头b和热缩套的连接处通过橡胶圈密封，热缩套通过加热收缩将样品密封，通过橡胶圈的密封将流体分流。

进一步的，所述环压冷却系统包括液体冷却仪、环压跟踪泵、环压注入泵，所述液体冷却仪的输入端通过冷却管和环压液入口连接，输出端和环压跟踪泵的输入端连接，环压跟踪泵的输出端分别通过冷却管和环压液出口端、环压注入泵连接，通过环压注入泵向样品夹持器内注入环压液，通过液体冷却仪中的低温防冻液将通过的环压液制冷。

为水合物生成提供低温环境，同时为多孔介质提供环压，以模拟真实地层压力。环压液为氟化液(FC-70)，在低场核磁共振技术中不会产生信号。液体冷却仪中的冷却液体为防冻液，主要作用是将通过的环压液制冷。通过控制冷却仪中冷却液温度设定以及环压泵流速精准控制系统温度变化，可精确到±0.1℃。

进一步的，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，

所述气体注入系统包括依次连接的气源、气体冷却仪、气体调压阀、气体流量控制器，气体流量控制器通过注气管和样品夹持器连接，气体流量控制器通过控制线路和数据采集器19连接，气体冷却仪中的冷却液体为防冻液，通过气体冷却仪中的低温防冻液将注入夹持器的气体冷却，防止气体温度过高注入夹持器中导致水合物温度环境变化而分解；通过气体调压阀控制水合物合成时样品夹持器内压力，精度为±0.01MPa；在气体驱替水过程中，通过气体流量控制器将气体以设定速度持续注入样品夹持器中对饱和水样品进行驱替，精度为0.01ml/min；