[發明專利]CT專用水合物電阻率測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710303350.9
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN106872497B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 劉昌嶺;李彥龍;程軍;李承峰;劉樂樂
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所;上海巖間機電科技有限公司
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046;G01N15/08;G01R27/02
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司37241
• 代理人: 萬桂斌

技術領域

本發明屬于海洋天然氣水合物儲層電阻率等物性參數測量技術與應用領域，具體涉及一種用于X-CT探測的水合物電阻率測量裝置與方法。

背景技術

天然氣水合物在自然界中廣泛存在，主要分布在水深300米以下的海洋陸架邊緣或者冰川凍土區，被認為是一種潛在的能源資源。自然界中不同的物質的導電能力也不盡相同，而導電能力可用阻抗、電阻率等電學參數來表示。海底沉積物中由于賦存了天然氣水合物，其電阻特性發生明顯的變化，因此，電學特性是水合物儲層主要的物性參數。通過測量海底沉積物地層中的電阻率變化，即可判定水合物儲層，進一步通過電阻率與水合物飽和度的定量分析，可以估算天然氣水合物的儲量。

目前，國內外現有的實驗室水合物電阻率測試技術都是基于宏觀尺度，利用不同的電極或傳感器，對高壓射線穿透式夾持器中沉積物體系或不同層位進行測試，其結果是整個體系或某個層位的平均電阻變化，由于天然氣水合物生成是隨機的，其在沉積物孔隙中的分布不均勻的，故目前基于宏觀電阻率探測的實驗結果不能準確刻畫水合物儲存狀態、及其在沉積物孔隙中分布情況對電阻率的影響；無法反映沉積物內部水合物微觀分布條件對電阻率的影響，尤其是無法判斷在水合物合成或生成過程中電阻率變化規律與沉積物孔喉參數變化的響應規律，無法從微觀尺度解釋水合物生成、分解過程中電阻率變化的機理。

實際上，在天然氣水合物生成或分解的過程中，沉積物孔隙連通性、孔隙中的溶解氣體、水量及離子濃度都會發生變化，而這些正是改變反應介質導電性的主要因素。在水合物沉積物微觀結構探測方面，國內也有相關的研究：如公開號CN102636503B公開了一種天然氣水合物天然巖芯CT重整專用射線穿透式夾持器及方法；公開號CN101246117B和CN104155188B的發明專利分別從不同的角度將含水合物沉積物力學參數測量裝置與CT微觀探測技術結合，發明了宏微觀結合探索沉積物力學特性變化規律的方法。

但目前尚無專門針對電阻率參數與含水合物沉積物微觀孔吼結構探測相結合的實驗裝置或方法，難以對水合物飽和度、沉積物孔隙連通性、孔隙中的溶解氣體等參數與電阻率數值間的相關關系進行定量分析。因此，開發一套即既可準確測定水合物生成分解過程中電阻率，又能同時觀測沉積物孔隙連通性、水合物、溶解氣體及水量的變化情況的實驗測試裝置與方法，對獲得可靠的電阻率與水合物飽和度相關關系、提高水合物資源量估算的準確度有重要意義，也有助于從機理上解釋水合物合成與分解過程中電阻率參數變化規律的微觀響應機制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種CT專用水合物電阻率測量裝置及方法，所述裝置安放在X-CT成像系統的透射成像轉臺上，既可準確測定水合物生成分解過程中的電阻率，又能同時實現X-CT掃描成像，從而觀測沉積物孔隙連通性、水合物、溶解氣體及水量的變化情況，實現水合物沉積物體系電阻率及孔隙連通性的同步測量。

本發明是采用以下的技術方案實現的：CT專用水合物電阻率測量裝置，包括射線穿透式夾持器、電阻率測量模塊、圍壓控制模塊、溫控模塊、孔壓控制模塊、數據采集模塊以及設置在射線穿透式夾持器兩側的CT成像系統；所述溫控模塊、圍壓控制模塊以及孔壓控制模塊均與射線穿透式夾持器相連；所述數據采集模塊分別與電阻率測量模塊和CT成像系統相連；

所述射線穿透式夾持器包括承壓管、密封端蓋、卡套螺母，承壓管采用PEEK材質，壁厚小于2mm，承壓管的內部設有沉積物試樣膠桶，沉積物試樣膠桶的兩端設有模套段塞；承壓管的兩端外側壁上設有卡套固定凸起，所述卡套固定凸起與卡套螺母配合，將密封端蓋與承壓管壓緊固定；所述密封端蓋包括分別設置在承壓管兩端的上端蓋和下端蓋，所述上端蓋上設置有孔壓流體出口和圍壓流體出口，下端蓋上分別設置有與孔壓控制模塊和圍壓控制模塊相連的孔壓流體入口和圍壓流體入口，且在孔壓流體出口內設有與沉積物試樣膠桶連通的孔壓流出管路；

所述電阻率測量模塊包括組合式多測點電阻率探針以及電阻率監測切換裝置，以獲得不同條件下樣品的電阻率數據；所述組合式多測點電阻率探針包括電阻率探針、電阻率探針套管和環形電極，所述環形電極等間距設置在電阻率探針上，所述電阻率探針通過孔壓流出管路插入到沉積物試樣內部。