一种天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及了一种天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置，尤其涉及一种 天然气水合物分解过程中天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置。
【背景技术】
[0002] 天然气水合物是由水和天然气在高压和低温条件下形成的类冰的、非化学计量 的、笼形结晶化合物。天然气水合物是一种洁净的能源，被誉称为21世纪新能源。其中， 甲烷的能源密度(在标准状况下每单位岩石体积中的甲烷体积)很大，是煤和黑色页岩的10 倍，天然气的2. 5倍。
[0003] 天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘 的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。天然气水合物的形成条件：低 温，温度一般低于KTC ;高压，压力一般高于IOMPa ;充足的天然气(烃类，以甲烷为主）气体 来源；有利的水合物赋存空间。天然气水合物形成的气体来源主要是：存在于深部的有机 质受热解作用所产生的气体并向上运移；微生物降解沉积物中有机质而产生的气体；火山 作用产生的气体；大气溶解。根据对以上条件的分析和探测，天然气水合物主要分布于高纬 度陆地(冻土带）和海底。据统计，90%海域均含有天然气水合物，分布于各大洋边缘海域 的陆坡、陆隆以及盆地与部分内陆海，在特殊环境中，则可以在海底表面富集。
[0004] 从天然气水合物沉积层中采收天然气会使海底沉积层强度降低，增加海床的不稳 定性，可能引起地质塌陷，海底滑坡等灾害。如何经济高效，安全的开采天然气水合物，同时 又不会引起海底滑坡与沉积层坍塌等地质灾害，需要深入研究水合物沉积物的力学特性， 特别是研究水合物储层在开采过程中及开采后孔隙率及渗透率的变化。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是提出一种天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置，操作简 单，能实时、快速、准确的测定天然气水合物分解过程中孔隙率及渗透率的变化，所测得的 数据为以后研究天然气水合物开采后海底的稳定性及海底地质灾害的防治等问题提供基 础数据。
[0006] 本实用新型提供的一种天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置它包括由夹持 釜上部和夹持釜下部组成的夹持釜、施压活塞、柔性可缩密封套、进气进水孔、排气排水 孔、围压施加孔，其中柔性可缩密封套置于夹持釜内部，夹持釜上部和夹持釜下部插接在一 起，并通过密封圈密封，夹持釜、施压活塞和柔性可缩密封套三者中心位于同一条直线；施 压活塞中心位置设有进气孔、进水孔；夹持釜上部设置有连通柔性密封套和夹持釜的排气、 排水孔；夹持釜底部设置有连通柔性密封套和夹持釜的进气孔、进水口；夹持釜底部设置 有连通柔性密封套和夹持釜的排气排水孔；夹持釜底部设置有围压施加孔；围压施加孔、 排气排水孔均设置有电磁阀控制其开闭。
[0007] 本实用新型提供的一种天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置具有以下优点： 将天然气水合物三轴试验压力室与天然气水合物反应釜有机的组合在一起，避免了水合物 试样在制作、装样过程中的分解，实现了天然气水合物沉积物样品孔隙率和渗透率实时测 量，填补了国内水合物沉积物孔隙率和渗透率实时测量设备的空白。
【附图说明】
[0008] 图1是本实用新型天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置的示意图。
[0009] 图2是本实用新型天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置的装置试验组装示 意图。
[0010] 图中各标记如下：1施压活塞承压板、2夹持釜上部、3密封圈、4夹持釜下部、5围 压施加孔、6下部进气进水孔、7下部排气排水孔、8柔性可缩密封套、9上部排气排水孔、10 活塞、11活塞腔、12上部进气进水孔、13上部进气进水嘴、14上部压力砧、15下部进气进水 嘴、16下部压力砧。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图对本实用新型进一步详细说明：
[0012] 一种天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置具体实施步骤如下：
[0013] 1)、制作具有制定孔隙率的天然气水合物试样。将按照一定孔隙率％制作的天然 气水合物丕样套入柔性可缩密封套中（其中丕样的利记博彩app已在同一发明人的其他专利中 详细提到)，装入夹持釜中；然后将夹持釜放到试验机压力室内，此时应注意将夹持釜上下 进气进水孔与试验机上下压力砧上的孔对正；密封压力室，连接围压施加孔5电磁阀；坯样 的上下两个端面通具有一定压差的实验气体，同时，通过控制试样局部温度7"使制作好 的述样中的冰粉刚好完全融化，动态的试样局部温度使试样温度维持在P ;待气体在述样 中充分溶解，调节温度和压力，根据实验要求设置此时的实验条件位于相平衡曲线的水合 物稳定存在区域生成水合物，关闭13上部进气进水嘴和15下部进气进水嘴，保持温度压力 条件稳定，完成试样的制作；
[0014] 2)、通过试样上部排气接口 9和试样下部排水接口 7连接外部排气、排水收集设 备；
[0015] 3)、连通7、9各通气孔电磁阀；
[0016] 4)、选择实验方法模拟水合物开采并采集记录实验数据。
[0017] 减压法模拟水合物开采时，根据模拟的天然气水合物储层所处的深度，在夹持釜 上部活塞承压板上施加压力石（即对试样施加垂直压力石）。保持试样周围的温度不变， 通过改变试样所处的环境的围压来模拟减压法开采水合物，根据实验精度的需要设置合适 的压降梯度，逐级降压，同时保持试样所受的垂直力与不变。调试完成试样所处的温度压力 环境开始模拟减压开采的同时打开7、9两通气孔的电磁阀，记录模拟减压开采过程中活塞 10的位移，假设混合物的初始高度为H。，受压后的混合物的高度为乓，则乓=尽)- AZfi ，Δ/^为压力作用下混合物的压缩量。根据土力学中孔隙比的定义以及混合物体积^不 会变化，且令Fs=I，同时混合物受压前后横截面积不变，从而得到：
[0018] 所以得到实验所需的孔隙比：
【主权项】
1. 一种天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置，其特征在于：该装置包括由夹持釜 上部和夹持釜下部组成的夹持釜、施压活塞、柔性可缩密封套、进气进水孔、排气排水孔、 围压施加孔，其中柔性可缩密封套置于夹持釜内部，夹持釜上部和夹持釜下部插接在一起， 并通过密封圈密封，夹持釜、施压活塞和柔性可缩密封套三者中心位于同一条直线。
【专利摘要】本实用新型涉及了一种天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置，尤其涉及一种天然气水合物分解过程中天然气水合物孔隙率及渗透系数测定装置。其特征在于天然气水合物试样密封于柔性可缩套中，然后将二者一起放置于夹持釜中，夹持器预留与试验机压力室想通的通道以及传递压力的活塞。该发明包括施压活塞、夹持釜、柔性可缩密封套。本实用新型可以实时测定天然气水合物分解过程中的孔隙率及渗透系数的变化。
【IPC分类】G01N15-08
【公开号】CN204359655
【申请号】CN201420651738
【发明人】蒋宇静, 公彬
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年11月5日