[發明專利]天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試系統及方法

在審

• 申請號: 201811596563.6
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109655373A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 汪雙清;黃春華;沈斌;張小濤;曾普勝;許智超
• 申請（專利權）人: 國家地質實驗測試中心
• 主分類號: G01N7/10
• 分類號: G01N7/10;G01N15/08;G01N27/04;G01N29/04
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 滿靖

本發明公開了一種天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試系統及方法。系統包括裝填填料的模擬室，模擬室與溫度測量單元、溫度控制單元、電阻率測量單元、滲透率測量單元、聲波測量單元和氣體體積標定室連接，壓力控制單元與模擬室、氣體體積標定室連接，氣體體積標定室安裝有溫度傳感器、壓力傳感器，溫度測量單元、溫度控制單元、壓力控制單元、電阻率測量單元、滲透率測量單元、聲波測量單元和氣體體積標定室的溫度傳感器、壓力傳感器與數據處理和信號管控單元連接。運用本發明可獲得被模擬的天然氣水合物儲層的孔隙度、滲透率、水合物飽和度等天然氣水合物儲層性質參數與其聲波、電阻率等地球物理參數之間的關聯關系。

技術領域

本發明涉及一種天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試系統，以及基于該系統實現的天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試方法，屬于天然氣水合物勘探開采領域。

背景技術

據專家估計，全世界石油總儲量在2700億噸到6500億噸之間。按照21世紀的消耗速度，再有50～60年，全世界的石油資源將消耗殆盡。天然氣水合物的發現，讓陷入能源危機的人類看到了新希望。天然氣水合物(甲烷水合物，俗稱可燃冰)是一種潛在的地質能源，儲量大，分布廣泛。據國際地質勘探組織估算，地球深海中水合甲烷的蘊藏量足以超過2.84×10²¹m³，是常規氣體能源儲存量的800倍，其中，可燃冰層中可能蘊藏著1.135×10²⁰m³的氣體。水合甲烷一旦得到開采，將使人類的燃料使用史延長幾個世紀。但要進行可燃冰開采，必須掌握可燃冰儲層的基本性質，獲得相關參數。從實際開采來看，由于天然氣水合物易分解的特性，且其分解導致強烈的儲層結構變化，要獲得其儲層原位參數所面臨的技術挑戰很大，目前還沒有成熟的直接性測試技術條件和能力。由此可見，設計出一種天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試技術，無疑是前景廣闊的技術發展方向，對于天然氣水合物資源評價和開采工程技術研究來說具有很高的實用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試系統，以及基于該系統實現的天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試方法，其可獲得被模擬的天然氣水合物儲層的孔隙度、滲透率、水合物飽和度等天然氣水合物儲層性質參數與其聲波、電阻率等地球物理參數之間的關聯關系，為認識被模擬的天然氣水合物儲層的地質性質特征和開采工程條件提供了可靠的實驗數據。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試系統，其特征在于：它包括裝填填料的模擬室，填料用于模擬天然氣水合物儲層；模擬室與溫度測量單元、溫度控制單元、電阻率測量單元、滲透率測量單元、聲波測量單元和氣體體積標定室連接，壓力控制單元與模擬室、氣體體積標定室連接，氣體體積標定室安裝有溫度傳感器、壓力傳感器，溫度測量單元、溫度控制單元、壓力控制單元、電阻率測量單元、滲透率測量單元、聲波測量單元，以及氣體體積標定室的溫度傳感器、壓力傳感器與數據處理和信號管控單元連接。

一種基于所述的天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試系統實現的天然氣水合物儲層原位性質參數模擬測試方法，其特征在于，它包括如下步驟：

1)用工作氣體清洗系統，檢測系統空載狀態下的氣密性；

2)測量系統空載狀態時的系統總空間體積，并基于凈腔體體積，標定出系統死體積；

3)制備用于模擬天然氣水合物儲層的填料；

4)用制備的填料填滿所述模擬室的腔體，腔體兩端口分別通過注入堵頭、輸出堵頭封堵??；

5)檢測腔體載料狀態下的氣密性；

6)用工作氣體清洗填滿填料的所述模擬室腔體及與其相連通的空間；

7)借由所述滲透率測量單元測量并控制腔體輸出的氣體流量，以及測量腔體的氣體輸入、輸出端口的壓力，計算出所述模擬室腔體內填料的初始滲透率；