[發明專利]一種測量天然氣水合物流動過程中密度變化的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011056875.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN114428035A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 賀甲元;岑學齊;王海波;孫煥泉;張樂;柴國興;楊立紅;陳旭東;楊科峰;李寧
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G01N9/26
• 分類號: G01N9/26
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;朱明明

本申請提供了一種測量天然氣水合物流動過程中的密度的裝置及方法，裝置包括驅替模塊，其用于驅替均相流體以及天然氣水合物流體；介質質量/壓強測量模塊，其分別測量流體流經時的質量和壓強；驅替壓強計量模塊，其與驅替模塊連接以測量驅替模塊的驅替壓強；控制及數據采集模塊，其用于控制驅替模塊的驅替，并采集驅替模塊的驅替壓強信息以及介質質量/壓強測量模塊的質量信息和壓強信息，以及根據介質質量/壓強測量模塊的質量信息和壓強信息獲得天然氣水合物的密度?時間曲線。利用該裝置和方法，能夠實現對天然氣水合物在流動過程中的密度變化進行檢測，為動態模擬天然氣水合物的流動過程提供參數依據，裝置結構簡單，便于組裝。

技術領域

本發明涉及天然水合物領域，并且更具體地，涉及一種測量天然氣水合物在流動過程中密度變化的裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物是一種由水和天然氣(甲烷為主)分子在低溫高壓環境下形成的固態化合物。目前，天然氣水合物作為未來較理想的戰略替代能源，已經成為當代地球科學和能源工業發展的一大熱點。天然氣水合物密度是水合物研究中最常用的參數之一。

1972年日《自動化》發表文獻稱美國ITT公司研制一種可以測定管路中流體密度的密度計，其工作原理是以1％的采樣精度測定共振振動片的頻率變化。當一定體積量的流體質量發生變化時，浸入在該流體中的振動片的共振頻率亦發生變化。測出該振動頻率讀出頻率數，并由晶體檢波器進行檢測，輸出4～20毫伏的直流電壓。該裝置是用一個磁致伸縮發生器進行振動的。也能拾出數字輸出。其探測頭不受姿態和振動的影響，并且幾乎不影響液流，所以該種密度計的裝拆均比較簡便。此外，由于管路的采樣點是即時讀取的，因此不產生由于管樣與采樣室之間距離遠而出現的壓力與溫度誤差等間題。

1997年，張立勛等人提出一種利用超聲波測量流體密度的公式，并通主要是以石油鉆井中泥漿密度測量為背景，使用低頻大功率超聲波探頭及其專用電路實現對各種大密度流體的測量。測量系統由超聲波發射電路和接收電路組成。發射探頭和接收探頭分別放置于寬度一定的盛有泥漿的容器的兩側，而且兩探頭的中心應在同一條直線上。由傳播時間電路所形成的標志著超聲波在被測泥漿中傳播時間的方波信號，經單片機系統處理，傳播時間計算出泥漿的密度，后數字顯示測量結果。

2004年，何曉霞等人基于W.G.Knox和G.E.Hess等人提出的計算水合物密度的經驗公式，選用適當的模型和方法求取相關參數，提出了一套完整的既可以計算純組分水合物密度，又可以計算混合氣水合物密度的方法。

申請號為201810505746.6的《一種海底天然氣水合物巖芯船載多功能分析實驗室裝置》技術要點是：巖芯保壓轉移系統分析室與系統分析室組連接，系統分析室組與巖芯保壓切割系統實驗室連接，原位滲透率測量系統的一端與巖芯保壓切割系統實驗室連接、另一端與巖芯保壓轉移系統分析室連接，水合物巖芯地球物理化學分析實驗室與巖芯保壓轉移系統分析室連接。有益效果是：本發明能夠原位對天然氣水合物沉積物巖芯進行全方面的物性參數測量，能快速便捷地獲取第一手勘探地質資料，并且在模擬海洋原有儲存狀態下進行平面應變力學實驗，對海底天然氣沉積物巖芯進行強度及體積變形測量。

申請號為201511021693.3的《一種天然氣水合物密度測定裝置》，主要包括：用于天然氣水合物合成及樣品體積測定的水合物反應釜系統，用于調節水合物反應釜內氣體壓力的恒壓系統，用于對水合物反應釜系統和恒壓系統進行抽真空或提供反應氣體的氣源系統，低溫恒溫浴。主要用于高壓低溫下原位測量天然氣水合物等氣液反應產物為固體的固體密度測量裝置，可實現高壓和低溫狀態下，壓力溫度可調，還可測試不同圍壓條件下固體物質的密度特性。