[發明專利]天然氣水合物滲透率模擬實驗裝置

無效

• 申請號: 201010222091.5
• 申請日: 2010-07-01
• 公開（公告）號: CN102042947A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 業渝光;張劍;刁少波;劉昌嶺;程軍
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

技術領域

本發明涉及一種實驗裝置，尤其涉及一種天然氣水合物滲透率模擬實驗裝置。

背景技術

滲透率是反映多孔介質滲流能力的參數，是影響天然氣水合物分解后生產速度的重要因素。天然氣水合物滲流是一個多相多組分非等溫的物理化學滲流過程，這個過程包含了相變、儲層介質物理性質的變化等復雜因素。水合物儲層的滲流特征直接影響天然氣和水在沉積物中的運移、聚集能力，從而控制水合物的形成。而水合物藏開采過程中，水合物分解產生的氣體和水在多孔介質中的滲流則可能影響到開采的可行性與天然氣的采收率。目前對天然氣水合物儲層滲流特征的研究還處于沿用油、氣滲流理論解釋的階段，天然氣水合物的滲流機理還不是十分清楚。

關于滲透率的測量主要出現在石油天然氣以及煤炭行業。有關含水合物沉積層的滲透率實測數據十分稀少，這與水合物的穩定條件有關，由于水合物的穩定存在需要低溫和高壓，因此常規的滲透率測量儀器不是很適合，需要設計專門的實驗裝置。日本先進科技研究所的H?Minagawa等設計制作了一套裝置，進行了四種不同砂質沉積物中水合物滲透率的實驗研究。但該裝置不能實時測量水合物的飽和度，只通過在砂粒中混入不同量的水來控制水合物的生成總量，從而估算水合物的飽和度。

發明內容

本發明的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種天然氣水合物滲透率模擬實驗裝置，其結構簡單，實驗效果好。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：其包括反應驅替容器、飽和水容器，反應驅替容器的一端通過背壓閥與飽和水容器連通，反應驅替容器的另一端通過換熱器、平流泵與飽和水容器連通；飽和水容器連接高壓供氣裝置。

本項發明用于實驗室內研究沉積物中天然氣水合物飽和度與滲透率的關系，一方面可揭示水合物藏的滲流機理，另一方面也為水合物的勘探開發提供基礎參數。裝置中的反應驅替容器可以實現天然氣水合物的生成和滲透率測量兩大功能，同時將時域反射技術和差壓測量技術有機結合在一起，在同一系統中測量沉積物中天然氣水合物飽和度與滲透率，得出可靠、準確的實驗數據。探測系統由差壓探測技術與TDR技術組成，可同時進行差壓探測和時域反射(TDR)探測。

該套實驗裝置的特點是反應驅替容器的設計，反應驅替容器可以完成水合物的生成以及驅替實驗兩大功能，即水合物生成后可以立即進行驅替實驗，測定該種狀態下的滲透率。在容器內壁與實驗樣品之間裝有導熱橡膠套，目的是阻斷實驗樣品與容器內壁間可能的流體通道，以確保驅替液體從實驗樣品的內部通過。

反應驅替容器上設有時域反射探針和壓力傳感器，反應驅替容器內設置實驗樣品，實驗樣品的左右兩端設有壓緊過濾裝置，確保在驅替實驗過程中不會將巖心中的沉積物顆粒帶出來。反應驅替容器的外側設有冷卻水夾套。容器內部安裝有兩根特殊的平行金屬時域反射探針，進行巖心中天然氣水合物飽和度的測定；時域反射探針采用中空的不銹鋼管制成，在內部安裝有Pt100熱電阻，用于探測巖心中不同位置的溫度。

飽和水容器底部設有磁力攪拌器，通過磁力攪拌器的帶動，可使甲烷氣預先在高壓下溶解并達到飽和，通過平流泵將含飽和甲烷氣的溶液注入反應驅替容器中，可加速水合物的生成，大大縮短實驗周期。

通過本裝置系統對天然氣水合物滲透率的實驗和測定，可以有效地模擬天然氣水合物的滲透率參數，為天然氣水合物的開采提供依據。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本裝置做詳細描述：

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

本裝置包括反應驅替容器1、飽和水容器2，反應驅替容器1的一端通過背壓閥3與飽和水容器2連通，反應驅替容器1的另一端通過換熱器4、平流泵5與飽和水容器2連通；飽和水容器2連接高壓供氣裝置6。

反應驅替容器1上設有時域反射探針7和壓力傳感器8，反應驅替容器1內設置實驗樣品9，實驗樣品9的左右兩端設有壓緊過濾裝置10。反應驅替容器1的外側設有冷卻水夾套11。飽和水容器2底部設有磁力攪拌器12。

反應驅替容器1的最高工作壓力為30MPa，工作溫度范圍為-30-30℃。反應驅替容器1內先裝入導熱橡膠套，再裝入實驗用的實驗樣品9。時域反射探針7采用中空的不銹鋼管制成，便于在內部安裝Pt100熱電阻，時域反射探針7通過兩個高壓密封及絕緣的接頭連接至容器外部，并通過電纜與采集儀器連接。