[發明專利]一種天然氣水合物生成與分解測試方法及裝置

無效

• 申請號: 200910241950.2
• 申請日: 2009-12-17
• 公開（公告）號: CN101710088A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 李清平;李淑霞;王志君;周建良;陳月明;姚海元;白玉湖;喻西崇;朱振宇
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油研究中心;中國石油大學(華東)
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種天然氣水合物(Natural?Gas?Hydrates，NGH)測試方法，特別是關于一種在海洋技術領域中一維填砂模型的天然氣水合物生成與分解測試方法及裝置。

背景技術

天然氣水合物是由天然氣和水分子組成的類冰狀的固態結晶體，天然氣主要由甲烷組成，故也稱為甲烷水合物。因含大量的甲烷氣體而具有極強的燃燒力，可以直接燃燒，所以又俗稱為“可燃冰”。天然氣水合物的能量密度很高，可以產生大量的甲烷氣體，而且天然氣水合物的儲量非常豐富，燃燒天然氣水合物只產生二氧化碳和水，不會污染環境，是一種難得的綠色潔凈能源。天然氣水合物作為一種潛在的能源具有廣闊的前景和發展空間，對緩解人類面臨的能源枯竭危機具有舉足輕重的作用。

目前，常用的檢測天然氣水合物的生成和分解的方法有光學方法、聲學方法和電學方法等。例如，天然氣水合物在純水中的生成和分解可以根據光通率的變化進行判斷，在一定的壓力下降低溫度，水合物大量生成時光通率突然降低，此后慢慢升溫，水合物分解時光通率又突然上升。但是為了模擬海洋天然氣水合物，需采用水、砂、甲烷等混合物，因其不透明，光通率檢測方法就無能為力了。其它的檢測方法，如超聲檢測方法、時域反射(TDR)技術和成像(CT)技術等，也可以直觀、準確、定量觀察和計算天然氣水合物的生成和分解。但是這些測試方法設計復雜、成本較高，而且無法滿足要反應出天然氣水合物生成時的晶核形成及生長過程的要求，也不能較精確的檢測天然氣水合物生成、分解時的基礎物性變化情況。

電阻法測定沉積物中生成的小體積水合物已經成功地運用到CO₂-水-沉積物體系中。但電阻法不能用于甲烷-純水-沉積物體系，因為電阻法是基于溶液中離子含量的變化而引起導電率變化，而甲烷在水溶液中很難電離，離子變化太少因此難以測定。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能監測天然氣水合物合成量大小及其在合成與分解時基礎物性參數變化情況，并能反應出天然氣水合物生成時晶核形成及生長過程的天然氣水合物生成與分解測試方法及裝置。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種天然氣水合物生成與分解測試方法，其包括以下步驟：1)向一維填砂電阻率模型管內填滿砂粒，蓋上端蓋，檢查模型管的密封性，然后將模型管放入一恒溫箱內；2)向模型管注入水和甲烷氣體，由恒溫箱保持恒溫狀態，使天然氣水合物逐漸生成，并由設置在模型管管壁上的熱電偶、壓力傳感器和電極，分別檢測模型管內的溫度、壓力和電阻率隨時間的變化值，檢測到的數據傳輸到一數據采集模塊中記錄存儲；3)天然氣水合物分解時，模型管通過一回壓控制模塊，使模型管打開，模型管內的壓力緩慢降低，天然氣水合物開始逐漸分解；或者向模型管內注入熱水，使天然氣水合物逐漸分解；4)將天然氣水合物分解后產生的水和甲烷氣體通過一計量模塊進行計量，計量后的數據傳輸到數據采集模塊中，同時在分解過程中，由熱電偶、壓力傳感器和電極檢測模型管內的壓力、溫度和電阻率隨時間的變化值，并傳輸到數據采集模塊中進行記錄存儲。

所述模型管的一端設置有一端蓋，所述端蓋上設置有一進液管和一進氣管，所述模型管的另一端設置有一出口管，所述模型管的管壁上間隔設置有一個以上壓力傳感器、一個以上熱電偶和一個以上的電極。

所述模型管為不銹鋼梯度實驗管。

一種實現所述測試方法的天然氣水合物生成與分解測試裝置，其特征在于：它包括一供液模塊和一供氣模塊，所述供液模塊和供氣模塊通過管路分別連接一天然氣水合物的生成與開采模擬模塊的兩個進口，所述生成與開采模擬模塊設置在一環境模擬模塊內，所述生成與開采模擬模塊的出口通過一回壓控制模塊連接一計量模塊，所述計量模塊、生成與開采模擬模塊、供氣模塊和供液模塊連接到一數據采集模塊。

所述生成與開采模擬模塊包括一個一維填砂電阻率模型管，所述模型管的一端設置有一端蓋，所述端蓋上設置有一進液管和一進氣管，所述模型管的另一端設置有一出口管，所述模型管的管壁上間隔設置有一個以上壓力傳感器、一個以上熱電偶和一個以上的電極。

所述模型管為不銹鋼梯度實驗管。

所述環境模擬模塊為一環境恒溫箱，用于調整所述生成與開采模擬模塊的環境溫度。