[實用新型]一種天然氣水合物地層顆粒間微力測試裝置

有效

• 申請號: 201821406058.6
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN208805440U
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 葉建良;秦緒文;寧伏龍;于彥江;羅強;萬庭輝;劉志超;史浩賢;方翔宇;盧秋平;王冬冬
• 申請（專利權）人: 廣州海洋地質調查局;中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N19/02;G01N19/04
• 代理公司: 廣州君咨知識產權代理有限公司 44437
• 代理人: 王璽建

本實用新型公開了一種天然氣水合物地層顆粒間微力測試裝置，包括高壓反應釜、天然氣氣瓶、天然氣緩沖罐、冷凝水循環裝置、水源和氣液飽和罐，所述天然氣緩沖罐的進氣口通過第一管路與所述天然氣氣瓶連通，所述天然氣緩沖罐的出氣口通過第二管路與所述高壓反應釜的進氣口連通，所述高壓反應釜的進水口通過第三管路與所述氣液飽和罐的出水口連通，所述氣液飽和罐通過第四管路與所述水源連通，所述天然氣緩沖罐通過第五管路與所述第四管路連通，所述高壓反應釜內設置有懸臂測試模塊和泥砂固定模塊；所述懸臂測試模塊包括懸臂、拉力傳感器和納米位移平臺，所述拉力傳感器的一端與所述納米位移平臺連接，另一端與所述懸臂連接。

技術領域

本實用新型涉及天然氣水合物領域，尤其涉及一種天然氣水合物地層顆粒間微力測試裝置。

背景技術

自然界中的天然氣水合物被認為是未來潛在的新能源，但是在勘探開發天然氣水合物的過程中面臨著出砂埋井的風險。因此需要深入研究儲層出砂機制及其規律，進而有針對性的提出防砂措施并優化開采規程。水合物儲層出砂歸根結底還是力學的原因，其中泥砂顆粒間以及泥砂顆粒與水合物顆粒間的相互作用力是砂粒運移的關鍵因素之一。研究并評價泥砂顆粒間以及泥砂顆粒與水合物顆粒間的相互作用力可為基于離散介質理論的出砂數值模擬提供細觀參數，對準確揭示水合物儲層泥砂產出機理、掌握泥砂產出規律、指導泥砂防控設計進而實現長期高效開采具有重要作用。

現有的測試水合物顆粒間微力的測試裝置是基于油氣輸運管道油相和氣相環境中，但自然界中的天然氣水合物地層往往是水合物和水填充在骨架孔隙或者裂隙中。因此，需要測試水相、氣相及氣液混合環境下的水合物顆粒與砂或者粘土顆粒間的粘聚力和摩擦力，但目前還沒有相關的裝置和方法來研究評價水合物地層顆粒間作用力。

實用新型內容

為了克服現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種天然氣水合物地層顆粒間微力測試裝置，其能測試水相、氣相及氣液混合環境下的水合物顆粒與砂或者粘土顆粒間的粘聚力和摩擦力。

為了達到上述目的之一，本實用新型所采用的技術方案如下：

一種天然氣水合物地層顆粒間微力測試裝置，包括高壓反應釜、天然氣氣瓶、天然氣緩沖罐、冷凝水循環裝置、水源和氣液飽和罐，所述天然氣緩沖罐的進氣口通過第一管路與所述天然氣氣瓶連通，所述天然氣緩沖罐的出氣口通過第二管路與所述高壓反應釜的進氣口連通，所述高壓反應釜的進水口通過第三管路與所述氣液飽和罐的出水口連通，所述氣液飽和罐的進水口通過第四管路與所述水源連通，所述天然氣緩沖罐的出氣口通過第五管路與所述第四管路連通，所述高壓反應釜內設置有懸臂測試模塊和泥砂固定模塊；所述懸臂測試模塊包括懸臂、拉力傳感器和納米位移平臺，所述拉力傳感器的一端與所述納米位移平臺連接，另一端與所述懸臂連接；所述高壓反應釜的進氣口處設置有第一溫度傳感器和第一壓力傳感器，所述高壓反應釜的進水口處設置有第二溫度傳感器和第二壓力傳感器，所述高壓反應釜上設置有可視窗口，所述可視窗口的一側設置有體視顯微鏡，所述冷凝水循環裝置的出口處連接有第一冷卻水出口管路和第二冷卻水出口管路，所述第一冷卻水出口管路和第二冷卻水出口管路分別纏繞在所述高壓反應釜的外壁上，所述冷凝水循環裝置的出水口與所述氣液飽和罐連通。

進一步地，天然氣水合物地層顆粒間微力測試裝置還包括控制器，所述拉力傳感器和納米位移平臺分別與所述控制器連接，，所述體視顯微鏡與所述控制器連接，所述第一溫度傳感器和第一壓力傳感器分別與所述控制器連接，所述第二溫度傳感器和第二壓力傳感器分別與所述控制器連接。

進一步地，所述第一管路上設置有第一截止閥、第一壓力表和第二截止閥。

進一步地，所述第二管路上設置有第二壓力表、第三截止閥、第四截止閥和第一止回閥。

進一步地，所述第三管路上設置有第五截止閥和第二止回閥，所述第四管路上設置有第六截止閥，所述第五管路上設置有第七截止閥。