[發(fā)明專利]一種含水合物沉積物力學(xué)特性檢測及數(shù)據(jù)處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010196045.6
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111238967A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢蘭昌;徐源;葛新民;魏周拓;王斌;宋鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）;山西廣播電視大學(xué)
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團(tuán)代

本發(fā)明公開了一種含水合物沉積物的力學(xué)特性檢測及數(shù)據(jù)處理方法，安裝待測樣品，施加模擬環(huán)境；調(diào)節(jié)三軸加載聲發(fā)射信號檢測裝置，進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)；在控制主機(jī)上設(shè)定放大器增益、多路信號切換模塊中開關(guān)通斷的邏輯順序，配置數(shù)據(jù)采集模塊的參數(shù)，打開參數(shù)采集分析儀、聲發(fā)射源定位器和裂紋成像儀；獲得靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得動態(tài)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；改變樣品中沉積物粒徑及加入黏土的含量，重復(fù)獲得靜態(tài)和動態(tài)檢測數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)測量樣品孔隙壓力與溫度，基于消耗甲烷氣的量計(jì)算樣品中水合物含量，進(jìn)一步計(jì)算得到含水合物飽和度。本發(fā)明能動態(tài)的反映缺陷變化趨勢，不需附加能量；能準(zhǔn)確識別樣品在三軸加載過程發(fā)生斷裂時(shí)間點(diǎn)；對缺陷位置定位準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含水合物沉積物的力學(xué)特性檢測及數(shù)據(jù)處理方法，屬于天然氣水合物勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

天然氣水合物在國際被普遍認(rèn)為是未來最具開發(fā)前景的清潔型戰(zhàn)略資源，掌握天然氣水合物的物理特性是擴(kuò)大開采可能性、保證開采過程安全性、提高開采效率的必要保障。在實(shí)驗(yàn)室開展巖石物理模擬實(shí)驗(yàn)是獲取含水合物沉積物物理特性參數(shù)的重要手段，需要在實(shí)驗(yàn)中模擬水合物在自然界中的賦存環(huán)境，實(shí)驗(yàn)方法與目的圍繞孔隙度與飽和度等重要物理參數(shù)展開，準(zhǔn)確獲取這些物理特性參數(shù)與儲層力學(xué)性質(zhì)之間的定性及定量關(guān)系，最終完成對天然氣水合物儲層物理性質(zhì)、尤其是地層穩(wěn)定性的評價(jià)。實(shí)驗(yàn)室開展的針對天然氣水合物的物理模擬實(shí)驗(yàn)主要集中于研究水合物的飽和度、孔隙度、沉積物組分等因素對含水合物沉積物的聲學(xué)、電學(xué)和力學(xué)等物理特性的影響。

目前主要通過三軸壓縮實(shí)驗(yàn)來測試含水合物沉積物的力學(xué)特性，選取一定量的應(yīng)變對應(yīng)的偏應(yīng)力來衡量含水合物沉積物的抗剪強(qiáng)度，獲取含水合物飽和度、孔隙度、沉積物組分等因素對含水合物沉積物抗剪強(qiáng)度的影響。當(dāng)前技術(shù)的缺陷主要在于：

(1)選取的偏應(yīng)力與實(shí)際沉積物的破壞應(yīng)力之間存在偏差；

(2)采用應(yīng)變片等方式測量獲取的應(yīng)變大小與實(shí)際應(yīng)變之間存在偏差；

(3)根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線圖無法準(zhǔn)確地獲取含水合物沉積物在三軸加載過程中結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的時(shí)間點(diǎn)；

(4)需要儀器提供附加能量用于檢測；

(5)無法動態(tài)地獲取裂紋的位置和擴(kuò)展路徑信息。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決當(dāng)前技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含水合物沉積物的力學(xué)特性檢測及數(shù)據(jù)處理方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段是：一種含水合物沉積物的力學(xué)特性檢測及數(shù)據(jù)處理方法，具體步驟如下：

一、安裝待測樣品，施加模擬環(huán)境；

二、調(diào)節(jié)三軸加載聲發(fā)射信號檢測裝置，進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)；

三、在控制主機(jī)上設(shè)定放大器增益、多路信號切換模塊中開關(guān)通斷的邏輯順序，配置數(shù)據(jù)采集模塊的參數(shù)，參數(shù)包括采樣模式、采樣頻率、采樣幅值范圍、采樣通道；打開參數(shù)采集分析儀、聲發(fā)射源定位器和裂紋成像儀；

四、針對靜態(tài)檢測過程，當(dāng)待測樣品處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)啟動電機(jī)，施加軸向應(yīng)力對樣品進(jìn)行剪切，通過控制軸向應(yīng)力大小來控制對樣品剪切的速率；待檢測過程結(jié)束，關(guān)閉電機(jī)停止加載，對獲得的靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

五、針對動態(tài)檢測過程，水合物生成與分解過程都設(shè)置最終的溫度值，在含水合物飽和度連續(xù)變化過程的起點(diǎn)啟動電機(jī)，開始施加軸向應(yīng)力對樣品進(jìn)行剪切，通過控制軸向應(yīng)力大小來控制對樣品剪切的速率，待檢測過程結(jié)束，關(guān)閉電機(jī)停止加載，對獲得的動態(tài)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

六、改變樣品中沉積物粒徑及加入黏土的含量，重復(fù)上述步驟，獲得靜態(tài)和動態(tài)檢測數(shù)據(jù)；