[發明專利]一種含甲烷水合物的巖心樣品壓制方法

有效

• 申請號: 201510333652.1
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN104949870B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 孟慶國;劉昌嶺;陳強;胡高偉
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種含甲烷水合物的巖心樣品壓制方法，其特征在于按照以下步驟進行：

(1)確定實際物理模型基本特征：

①參照目標水合物儲層中水合物的特征，建立目標儲層的概念模型；

水合物的特征包括水合物的分布狀態，水合物飽和度，沉積物骨架的孔隙度、粒度及礦物組成；

②依照目標儲層的孔隙度及水合物飽和度，確定所需水合物的量；

(2)沉積物復配：

①依照目標水合物儲層中的特征，準備與目標儲層沉積物相關特征相同或相似的人工沉積物；

②按照相應比例，采用桌面稱分別稱取相應重量的不同組分沉積物；

(3)沉積物預處理：

①采用去離子水，將沉積物沖洗2～3次，主要清除沉積物中含有的雜質；

②將沖洗后的沉積物置于烘箱中烘干；

③將烘干后的沉積物置于混合攪拌裝置內，將各組分沉積物攪拌混合均勻；

(4)水合物與沉積物低溫攪拌混合：

①將混合攪拌裝置置于-30℃低溫室內；

②將混合攪拌裝置中攪拌裝置冷卻夾套中注入液氮降低物料箱及其中沉積物的溫度以防止水合物分解；

③待物料箱充分冷卻后將純水合物樣品置于物料箱中與沉積物混合；

④開始攪拌直至水合物與沉積物混合均勻；

⑤將混合均勻的含水合物沉積物從物料箱中取出并置于液氮中保存；

(5)人工巖心壓制：

①將巖心壓制設備置于-30℃低溫室內；

②采用的巖心模具為對開方式，便于巖心樣品制作完成后脫模；

③將巖心壓制模具對接后旋緊固定螺絲；

④將起固定保護作用的壓緊機構緊貼模具安裝并鎖緊；

⑤將壓制裝置冷卻夾套與模具和壓緊機構緊貼并安裝固定；

⑥將襯套緊貼模具內壁放置；

⑦從液氮入口向模具的外層保溫夾套內注滿液氮，使得壓制模具溫度降低以防止壓樣過程中水合物發生分解；

⑧將冷凍并混合均勻的含水合物沉積物填入模具內：氣體水合物與沉積物的混合方式根據目標水合物儲層中氣體水合物分布特征確定，對于分散狀水合物將水合物與沉積物充分混合后填裝，對于層狀分布水合物根據需要分層填裝沉積物和水合物，對于礫狀或核狀分布水合物將水合物制備成大小合適的水合物球或塊埋于沉積物中；

⑨根據目標水合物儲層的埋深、壓實程度特征，通過巖心壓制裝置設置實驗所需的壓制壓力和壓制時間；

⑩通過振動裝置控制器開啟振動器；

?開啟液壓系統控制器，在振動器配合下，通過壓柱對含水合物沉積物同時振動和壓實，能使得巖心壓制得更為緊實；

(6)巖心脫模：

①巖心壓制結束后，將壓柱退回初始位置，關閉振動控制器；

②依次快速拆除壓制裝置冷卻夾套、壓緊機構和模具；

③小心取出裹有襯套的巖心，并迅速將樣品用錫箔紙包裹后置于液氮中保存，巖心壓制完成；

所述巖心壓制裝置包括5個系統，分別為模具主體、液壓系統、電器控制、冷卻系統和振動系統；

液壓系統由壓制裝置電機，油泵，油馬達，液壓油罐，壓柱組成；其中油泵分別連接壓制裝置電機、油馬達和液壓油罐，液壓系統最大行程250mm，輸入功率為1.5kW，最大推力/拉力為60kN，推速/拉速為18mm/s；

電器控制由液壓裝置控制器和振動裝置控制器組成，主要執行液壓系統和振動系統電動器件的控制，包括液壓泵提升、壓實和振動；

振動系統采用內置式振動器，直接安裝在壓柱內，震動和壓實同時進行，使樣品更能壓得更致密些，振動器激振力為10-80kN，振動頻率為47.5Hz-50Hz；

模具主體包括模具和襯套，模具分體式設計，模具中放襯套從而調節巖心的大小；

冷卻系統包括壓制裝置冷卻夾套和壓緊機構，壓緊機構采用對開、搭扣設計，緊貼模具；壓制裝置冷卻夾套固定在壓緊機構立柱，同時緊貼模具上；通過液氮入口向壓制裝置冷卻夾套注入液氮進行冷卻；壓制裝置冷卻夾套采用對開方式，內部采用螺旋式結構，使冷卻液充分與樣品柱接觸保持制冷溫度。

2.按照權利要求1所述一種含甲烷水合物的巖心樣品壓制方法，其特征在于：所述混合攪拌裝置采用不銹鋼制作，由攪拌系統、控制系統及冷卻系統組成；

攪拌系統由攪拌裝置電機、減速機構、傳動機構、攪拌軸、攪拌槳及物料箱組成；其中攪拌裝置電機通過傳動機構連接攪拌軸，攪拌軸上設有攪拌槳，攪拌軸安裝在物料箱中，物料箱內裝有沉積物與水合物混合物料，物料箱直徑350mm，長600mm，高1300mm，攪拌裝置電機功率為3kW；

控制系統的電器控制器控制攪拌裝置電機開啟、關閉和轉速調節；

冷卻系統的攪拌裝置冷卻夾套固定在物料箱外殼上，確保在樣品低溫狀態下攪拌；攪拌裝置冷卻夾套采用對開式，方便裝卸。