[发明专利]天然气水合物地层层内加固评价装置及方法

权利要求书

1.天然气水合物地层层内加固评价装置，其特征在于，该装置包括岩心加持模块、超声测试模块和压力监测模块；

所述岩心加持模块包括底座、岩心试样放置台、岩心夹板和夹板固定器；所述底座上设有导轨，导轨内设有导轨凹槽；所述岩心试样放置台与导轨凹槽滑动连接；所述岩心夹板包括左夹板和右夹板，左夹板固定于底座，左夹板上设有压力示波器探头放置孔和换能器探头放置孔，右夹板与导轨凹槽滑动连接，其上设有换能器探头放置孔；所述右夹板一侧设有夹板固定器，夹板固定器上设有定位装置，所述夹板固定器与导轨凹槽滑动连接；

所述超声测试模块包括超声测试仪及换能器；所述超声测试仪含有若干组发射组列和接收组列，所述换能器一端通过换能器探头连接超声测试仪，另一端通过换能器探头连接换能器探头放置孔；

所述压力监测模块采用压力示波器组件，所述压力示波器通过压力示波器探头与压力示波器探头放置孔连接；所述压力监测模块包括但不限于采用压力示波器组件进行压力检测。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物地层层内加固评价装置，其特征在于，所述岩心试样放置台底部设有升降旋钮；所述岩心试样放置台顶部设有平面顶和曲面顶。

3.根据权利要求1所述的天然气水合物地层层内加固评价装置，其特征在于，所述换能器为HKN系列纵波换能器，超声频率在50-1000KHz。

4.根据权利要求1所述的天然气水合物地层层内加固评价装置，其特征在于，所述压力示波器具有较高的灵敏度，数据读取稳定且误差小等特点。

5.天然气水合物地层层内加固评价方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的天然气水合物地层层内加固评价装置，对固化前后的地层进行超声波速测试，建立地层特性、超声波频率与超声波速间的关联关系，具体步骤为：

（1）接通超声测试仪电源，将一组换能器一端分别置于发射组列和接收组列，另一端分别置于左夹板和右夹板上的换能器探头放置孔，固定并涂抹凡士林，同时将压力示波器探头置于左夹板；

（2）依据岩心试样形态，选择适于稳定岩心试样的岩心试样放置台顶部，将岩心试样置于岩心试样放置台顶部顶端中间，推动岩心试样放置台向左移动，直至岩心试样表面、压力示波器探头与换能器探头表面同时接触，调节岩心试样放置台上下移动，换能器探头对准测试点，并固定；

（3）推动右夹板向左移动，右夹板上的换能器探头与岩心试样右表面接触，观察压力显示器上的压力读数，直至出现实验需求压力时，停止推动并固定；

（4）设定超声测试仪上的试样长度以及换能器组合的固有声波时间，消除干扰；

（5）操纵超声测试仪，采集该岩心试样条件下的超声波波形，调节超声测试仪增益，找出首波，读取首波波速、首波波幅等参数；

（6）分析地层物性参数、超声波频率、试样形态及其尺寸对声波速度影响规律，绘制水合物地层固化前后的物性参数与声波速度间的关系曲线并建立拟合关系式，对比水合物地层固化前后参数，评价其加固效果；

（7）根据关联关系以及已知实际地层物性参数，计算天然气水合物地层其他物性参数。

6.根据权利要求5所述的天然气水合物地层层内加固评价方法，其特征在于，所述地层物性参数应包括但不限于密度、孔隙度、渗透率、颗粒粒径组成、水合物饱和度、以及抗压、抗剪强度。