[發明專利]一種可燃冰樣品孔隙尺寸分布的測量裝置與方法

在審

• 申請號: 201811640577.3
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN110529081A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 王琳琳;程久輝;劉化冰;羅志磊;張碩
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B47/00
• 代理公司: 11127 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黨曉林;張印鐸<國際申請>=<國際公布>

本發明提供了可燃冰樣品孔隙尺寸分布的測量裝置與方法，所述裝置包括：樣品夾持器；與所述樣品夾持器通過調溫管線連接的調溫系統；磁感裝置；控制器；與所述樣品夾持器通過調溫管線連接的驅動泵；所述樣品夾持器用于夾持可燃冰樣品；所述調溫系統能夠調節所述調溫管線內流體的溫度至預定溫度；所述驅動泵用于驅動管線內的流體流動。所述方法的步驟包括：獲取預定溫度下可燃冰樣品分解出的孔隙內的第一流體的磁化矢量以及所述磁化矢量所對應的橫向弛豫時間；根據所述磁化矢量、所述橫向弛豫時間確定所述可燃冰樣品孔隙尺寸分布信息。本申請可以實現在控溫條件下對可燃冰樣品孔隙尺寸分布的精確測量。

技術領域

本申請涉及可燃冰開采的技術領域，特別涉及一種可燃冰樣品孔隙尺寸分布的測量裝置與方法。

背景技術

可燃冰分布于深海沉積物或永久凍土中，是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的結晶物質，是目前世界各國都在使用的重要能源。

在可燃冰的開采過程中，由于溫度的變化，可燃冰會發生相變分解從而由可燃冰固體分解為烷烴類氣體與水，這樣會造成可燃冰所處地層的流體可流動的通道增多，此時孔隙尺寸分布會改變。而孔隙尺寸分布的改變會改變地層的強度，因而地層可能發生垮塌現象，對進行可燃冰開采工作的工作人員的安全有一定的威脅。因此，在實驗室中對可燃冰沉積物樣品的孔隙尺寸分布進行研究，能夠給現場開采帶來極大的指導意義。

如今實驗室中主要是通過氮氣吸附法、壓汞法對物體的孔隙尺寸分布進行研究。但是，氮氣吸附法不能測量出50nm以上的孔徑信息。而可燃冰沉積物樣品會有50nm以上的孔徑，因而氮氣吸附法不能對可燃冰沉積物樣品的孔隙尺寸分布進行精確的測量。

壓汞法的過程如下：將汞壓入物體的孔隙，壓汞的壓力越大，汞能進入的孔的孔徑越小，即壓力與孔徑有確定的對應關系。因此可以通過測量不同壓力下壓入汞的量，即可知不同壓力相應的孔徑的孔的體積，從而得到孔隙尺寸分布。

但是，由于現實中的可燃冰沉積物樣品都是比較松散的結構，而壓汞法并不能應用于較松散的結構，因此壓汞法也不能對可燃冰沉積物樣品的孔隙尺寸進行精確的測量。

發明內容

經過發明人研究發現，溫度這一參數對可燃冰分解過程有著重要的影響，然而，因為可燃冰相變分解會影響環境溫度，無法保持溫度參數的穩定，從而并不能觀測出溫度這一參數對可燃冰樣品孔隙尺寸分布的直接影響。

因此發明人通過長時間研究設計出測量可燃冰樣品孔隙尺寸分布的方法與裝置，可以保證可燃冰處于可控的溫度參數的條件下來測量可燃冰的孔隙尺寸分布。從而可以進一步地將從不同溫度參數下的孔隙尺寸分布進行對比，進而得出溫度參數這一變量對可燃冰分解過程中孔隙尺寸分布的影響。

本發明的目的是提供一種可燃冰樣品孔隙尺寸分布的測量方法與裝置，能夠克服現有技術的缺陷，其能夠解決上述問題中的至少一個。

本發明的上述目的可采用下列技術方案來實現：

一種可燃冰樣品孔隙尺寸分布的測量裝置，包括：

用于夾持所述可燃冰樣品的樣品夾持器；所述樣品夾持器包括射頻組件、容納組件、外殼；所述容納組件具有用于放置所述可燃冰樣品的腔體；所述外殼與所述容納組件之間形成流體流動空間，所述流體流動空間用于為所述可燃冰樣品調溫；所述射頻組件位于所述流體流動空間，所述射頻組件用于發射電磁信號；

能夠放置所述樣品夾持器的磁感裝置，所述磁感裝置與所述射頻組件相配合能夠測量橫向弛豫時間與所述可燃冰樣品分解出的孔隙內的流體的磁化矢量；

與所述樣品夾持器通過調溫管線連接的調溫系統；所述調溫系統能夠調節所述調溫管線內流體的溫度至預定溫度；所述調溫管線與所述流體流動空間相連通以使所述管線內流體流入所述空間、以及所述空間內的流體流入所述管線；