[發明專利]一種天然氣水合物樣品現場測量分析系統

有效

• 申請號: 201410289469.1
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104155317B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 劉偉平;劉飛;鄭冠雄;徐旭卿
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 江裕強

技術領域

本發明涉及深海探測、能源勘探與信號分析領域，尤其涉及一種天然氣水合物探測樣品的現場測量分析系統。?

背景技術

天然氣水合物又稱為“可燃冰”，其存儲量極為巨大、能量密度高、分布廣且規模大。根據調查，海底可燃冰分布的范圍約4000萬平方公里，占海洋總面積的10％，海底可燃冰的儲量夠人類使用1000年，因而被科學家譽為“未來能源”、“21世紀能源”，全球至少有30多個國家和地區在進行可燃冰的研究與調查勘探，我國從1999年起才開始對可燃冰開展實質性的調查和研究，我國可燃冰主要分布在南海海域、東海海域、青藏高原凍土帶以及東北凍土帶，據粗略估算，其資源量分別約為64.97x10^12m³、3.38x10^12m³、12.5x10^12m³和2.8x10^12m³。并且已在南海北部和青海省祁連山永久凍土帶取得了可燃冰實物樣品。然而，天然氣水合物從發現至今雖然已有一百多年歷史，但由于天然水合物分布在永凍帶和深水區域，復雜的探測和開發條件給這種資源的探測、開發和評價帶來巨大困難。?

對于天然氣水何物樣品分析的研究，目前所采取的手段是先經過深海探測，即將巖心樣本采集后通過保壓裝置儲存后運送至海面的探測船進行分析。由于不同地點天然水合物分布面積大小的不同，儲層厚度、孔隙度、水合指數和天然水合物飽和度的影響，造成所采集的巖心為“廢心”的概率不同，若采集的巖心不符合要求，則必須重新采樣，因而會造成采樣成本過高。另外，由于天然氣水合物分布于深海沉積物或陸域永久凍土中，是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質，所以導致了在開采探測過程中，極為容易由于取樣后巖心所處的環境的變化等原因，恢復過程中會產生壓縮氣體，因此，對天然水合物巖心的測量造成了極大的阻礙。?

為此，我們提出將樣品分析系統集成于鉆探系統上的解決方案，即天然氣水合物樣品現場保真分析測量系統主要以海底取芯鉆為基礎。該系統與“海底鉆探系統”結合，對取芯裝置所取的水合物進行現場保真分析，鑒別巖心是否為天然氣水合物，并對樣本進行實時參數提取，從而既提高采樣成功率和物質參數測量的準確性與有效性，同時也降低了成本，擴大了應用市場。?

發明內容

本發明的目的是提供一種天然氣水合物樣品現場測量分析系統，其可對天然氣水合物樣品做現場非接觸式實時分析，且準確率高，成本較低，且可重復使用。?

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：?

一種天然氣水合物樣品現場測量分析系統，該系統包括：鉆探平臺上依次排列的巖心管庫、機械手裝置和鉆桿庫，安裝在鉆進口兩端的X射線接收端和X射線發射端，與鉆進口相連的鉆探管，以及安裝于鉆探平臺上的控制系統和鉆桿給進缸；?

其中，所述的X射線發射端包括：X射線掃描機，第一探測窗與第一抗壓密封艙；所述X射線掃描機置于第一抗壓密封艙內；所述第一探測窗安裝在第一抗壓密封艙上；所述的X射線接收端包括：X射線接收機，第二探測窗與第二抗壓密封艙；第二探測窗安裝在第二抗壓密封艙上；所述X射線接收機置于第二抗壓密封艙內；第一抗壓密封艙和第二抗壓密封艙位于鉆進口兩端。?

所述X射線掃描機及X射線接收端分別與控制系統相連。?

進一步優化的，鉆桿給進缸安裝在鉆探平臺上方，鉆進口高于鉆探平臺1～3cm，鉆探管連接鉆進口且垂直安裝在鉆探平臺下方，鉆桿給進缸為鉆探管的鉆進提供動力，驅動鉆探管，巖心管庫中的巖心管可由機械手裝置的機械手抓取并提出，巖心管高出鉆進口的部分不被鉆探管包裹。?

進一步優化的，機械手裝置提取巖心管時巖心管高出鉆進口部分位于第一探測窗和第二探測窗之間。?

進一步優化的，X射線掃描機包括X射線發射源、前準直器、高壓發生器、冷卻器；X射線接收機包括X射線檢測器、后準直器、檢測回路、數模轉換器；其中，所述控制系統包括主控計算機、操作控制臺、監視器和數據存儲?器。?

進一步優化的，所述前準直器安裝在X射線發射源前端，后準直器安裝在X射線檢測器前端。?

進一步優化的，X射線發射源焦點直徑尺寸a與前準直器共同確定了本影區域；X射線發射源總是部分地被前準直器擋住；檢測器處于所述本影區域內，同時，巖心管的巖心放置于本影區域內；本影區域半徑、本影區域與射線源焦點尺寸、前準直器窗口寬度、前后準直器距離的約束關系式如下：?