[發明專利]動態測定多孔介質中氣體水合物飽和度和滲透率的方法

有效

• 申請號: 202011117140.9
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112485281B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 雷欣;姚艷斌;劉大錳;羅萬靜;聞志昂;蔡益棟
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01N15/08
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 郭衛芹

1.一種動態測定多孔介質中氣體水合物飽和度和滲透率的方法，其特征在于：該方法具體步驟包括如下：

選取巖心，將其烘干并飽和蒸餾水；

設計并搭建水合物生成系統，包括連接低場核磁譜儀的巖心夾持器，所述巖心夾持器內形成有圍壓腔；

在所述圍壓腔內加入圍壓液，所述巖心孔隙內加入氣體；

設定圍壓腔內的圍壓和孔隙內的氣壓，并調節溫度生成氣體水合物，實時采集核磁譜儀上的核磁譜圖，確定氣體水合物的生成階段；

通過核磁譜儀進行監測，等待所述氣體水合物飽和度穩定；

采集穩定時對應核磁譜圖上的核磁信號，并對比無水合物時核磁信號總量，將兩者的差值轉化成水合物生成消耗水的質量；

根據所消耗水的質量，用物質平衡方法進行氣體水合物飽和度的計算；

測量得到所述飽和度對應的含水合物巖心的滲透率；

改變圍壓和氣壓重復采集計算得到滿足需要的飽和度和滲透率數據；

其中，所述改變圍壓和氣壓重復采集計算得到滿足需要的飽和度和滲透率數據包括：判斷是否采集到足夠的飽和度和滲透率數據，若否，則改變圍壓和氣壓促使氣體水合物合成或者分解，重復上述過程；若是則結束；

其中，所述改變圍壓和氣壓促使氣體水合物合成或者分解，重復上述過程包括：

不改變所述水合物生成系統的結構，不將所述巖心從所述水合物生成系統的巖心夾持器中取出以重新制備不同含水飽和度的巖心；重新設置所述巖心孔隙內的壓力，并隨時調整圍壓壓力使得圍壓與平均氣壓的壓差保持穩定；

等待新壓力條件下二氧化碳水合物飽和度穩定后，通過監測核磁信號量，直到含水量穩定；

采集此時巖心中氣體水合物飽和度穩定時對應的核磁譜圖，對比無水合物時核磁信號總量，換算得到水合物的生成消耗水的質量；

計算獲得氣體水合物飽和度；

測量得到所述飽和度對應的含水合物巖心的滲透率。

2.根據權利要求1所述的動態測定多孔介質中氣體水合物飽和度和滲透率的方法，其特征在于：所述采用物質平衡方法進行氣體水合物飽和度的計算，其計算方法包括：

將水合物飽和度穩定時，所述氣體水合物質量計為m_h，則根據氣體水合物形成的物質平衡方程、及物質的量與質量的對應關系得到：

即得到：m_h＝{(18n+Ym)×Δm_H2O}/(18n) ①

其中，Y為參與水合物形成氣體X的摩爾質量，X為參與反應的氣體；n與m分別為水分子和氣體分子參與反應的配比；Δm_H2O為反應消耗水的質量，由核磁譜圖變化量計算得到；

則所生成氣體水合物的體積由公式②計算：

V_h＝m_h/ρ_h ②

式中ρ_h為純氣體水合物的密度；

則氣體水合物飽和度S_h由公式③計算：

S_h＝V_h/V_pore ③

式中V_pore為巖心孔隙體積。

3.根據權利要求2所述的動態測定多孔介質中氣體水合物飽和度和滲透率的方法，其特征在于：所述水合物生成系統包括置于核磁譜儀內的無磁巖心夾持器，所述無磁巖心夾持器的進口連接氣源,兩者之間還設置第一截止閥和第一壓力傳感器；所述無磁巖心夾持器的出口連接背壓閥門，所述背壓閥門由用于提供背壓的背壓液注入泵控制開啟與關閉，兩者之間設有第三截止閥，所述無磁巖心夾持器的出口和背壓閥門之間還設置有第二壓力傳感器，所述背壓閥門還連接有氣體流量計；

圍壓液加壓泵連接第二截止閥后與所述無磁巖心夾持器連接，用于注入圍壓液即提供所需圍壓；圍壓液冷卻箱的一端也與所述無磁巖心夾持器圍壓腔的進口連接，另一端連接圍壓循環泵后與所述無磁巖心夾持器圍壓腔的出口連接；所述無磁巖心夾持器圍壓腔的出口還連接有溫度傳感器。

4.根據權利要求3所述的動態測定多孔介質中氣體水合物飽和度和滲透率的方法，其特征在于：采用計算機系統分別與所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、溫度傳感器、核磁譜儀和氣體流量計連接。