[發(fā)明專利]一種水合物沉積物樣品制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310421445.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103512783A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張旭輝;魯曉兵;劉昌齡;業(yè)渝光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水合物沉積物研究領(lǐng)域，特別涉及一種水合物沉積物樣品制備方法。

背景技術(shù)

天然氣水合物是天然氣和水在高壓和低溫條件下形成的類冰固體化合物，是21世紀(jì)的戰(zhàn)略能源。水合物沉積物廣泛分布于陸地凍土環(huán)境與海洋、湖泊等深水地層環(huán)境。由于在溫度或壓力的擾動(dòng)下水合物相變，因此從現(xiàn)場(chǎng)取得完整的水合物沉積物樣品難度很大，需要走向室內(nèi)研究。而制備均勻、不同水合物含量的水合物沉積物是實(shí)驗(yàn)室研究水合物沉積物力學(xué)特性測(cè)量、水合物開(kāi)采及其安全性模擬的最為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

目前，國(guó)際上報(bào)道的含水合物沉積物樣品制備方法主要有四種：氣溶水、升降溫循環(huán)；控制含水量；冰晶成核誘導(dǎo)；預(yù)制水合物混合土。這些方法還存在一些缺陷：對(duì)于后兩種方法，水合物在沉積物中的分布及其與沉積物的膠結(jié)與實(shí)際有較大差別；前兩種方法中，由于恒溫控制，水合物首先在進(jìn)氣口形成，堵塞氣體向內(nèi)部流動(dòng)，水合物的合成速率慢、水合物含量低且均勻性差。含水合物沉積物樣品制備是水合物相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究的國(guó)際難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就是克服現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室水合物沉積物樣品制備的周期長(zhǎng)、代表性差的問(wèn)題，提出一種新型的水合物沉積物樣品制備方法，能夠加快水合物沉積物樣品制備周期。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種水合物沉積物樣品制備方法，包括：

從沉積物樣品的一端注入天然氣，其中，進(jìn)氣端至出氣端的沉積物樣品含鹽量從高到低具有梯度，和/或，進(jìn)氣端至出氣端的沉積物樣品的溫度從高到低具有梯度，使得出氣端的沉積物樣品先形成水合物，再逐漸延伸至進(jìn)氣端的沉積物樣品形成水合物。

優(yōu)選地，當(dāng)采用進(jìn)氣端至出氣端的沉積物樣品含鹽量從高到低具有梯度時(shí)，出氣端的沉積物樣品先形成水合物之后，逐步提高注入天然氣的壓力，使得從出氣端至進(jìn)氣端的沉積物樣品逐步形成水合物。

優(yōu)選地，所述方法還包括：

進(jìn)氣端的沉積物樣品形成水合物之后，對(duì)所述沉積物樣品反復(fù)進(jìn)行升溫-降溫的溫度震蕩，使得水合物分解再合成，從而在沉積物樣品的孔隙中更加均勻地分布。

優(yōu)選地，所述升溫-降溫的溫度震蕩的幅度為±1度。

優(yōu)選地，當(dāng)采用進(jìn)氣端至出氣端的沉積物樣品含鹽量從高到低具有梯度時(shí)，在從沉積物樣品的一端注入天然氣的步驟之前，還包括制備沉積物樣品，包括如下步驟：

配置N份不同鹽度的水溶液；

將所述水溶液分別與試驗(yàn)用土混合；

按照溶液濃度從大到小的順序分N層砸實(shí)成沉積物樣品；

其中，N為大于2的整數(shù)。

優(yōu)選地，所述N為5，所配置的水溶液的鹽度分別為：0%，5%，10%，15%，20%。

本發(fā)明提供一種新型的含水合物沉積物樣品制備方法，可以通過(guò)樣品進(jìn)出氣兩端的溫度或鹽度梯度控制或者兩種方式聯(lián)合，使得水合物在出氣端先合成，達(dá)到需要的水合物含量后，通過(guò)溫度振蕩，促進(jìn)水氣的自然平衡分布，這樣制備含水合物沉積物方法，周期短、水合物含量可控范圍廣且均勻性好。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一采用鹽度梯度方式的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二采用溫度梯度的示意圖。

具體實(shí)施方式

下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

本發(fā)明提供一種新型的水合物沉積物樣品制備方法。該方法是在水合物沉積物樣品制備過(guò)程中沿著樣品高度方向提供一定的溫度梯度或鹽度梯度或兩種方式聯(lián)合，使得水合物在沉積物孔隙中逐漸均勻形成。

具體地，本發(fā)明包括兩個(gè)步驟：

1、從沉積物樣品的一端注入天然氣，其中，進(jìn)氣端至出氣端的沉積物樣品含鹽量從高到低具有梯度，和/或，進(jìn)氣端至出氣端的沉積物樣品的溫度從高到低具有梯度，使得出氣端的沉積物樣品先形成水合物，再逐漸延伸至進(jìn)氣端的沉積物樣品形成水合物；

2、進(jìn)氣端的沉積物樣品形成水合物之后，對(duì)所述沉積物樣品反復(fù)進(jìn)行升溫-降溫的溫度震蕩，使得水合物分解再合成，從而在沉積物樣品的孔隙中更加均勻地分布。

其中，步驟2為可選步驟，為了使得水合物在沉積物樣品中更加均勻。

下面以具體的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

實(shí)施例一，采用鹽度梯度方式