專利名稱：一種天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體提取領(lǐng)域，更具體的涉及一種天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取方法。
背景技術(shù)：
天然氣水合物是一種高密度(I m3可釋放164 m3的甲烷)的清潔能源，是全球煤、石油、天然氣等常規(guī)能源資源總和的2倍，已引起全球許多國(guó)家的高度關(guān)注。鉆探過(guò)程中，巖心釋放氣體量的大小，是現(xiàn)場(chǎng)快速判斷水合物存在與否的關(guān)鍵參數(shù)之一。因此，水合物鉆井現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的高效提取是鉆探現(xiàn)場(chǎng)氣體采集、測(cè)量、進(jìn)而快速判識(shí)水合物的重要基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)檢索，目前國(guó)內(nèi)外天然氣水合物鉆井巖心氣體采集提取方法，主要有頂空氣法和靜置排氣法。前者主要用于采集巖心(或巖屑)中的氣體，后者則用于采集水合物巖心的氣體，具體方法如下:
1、頂空氣法，具體操作是:將5cm長(zhǎng)的巖心樣品稱重并裝入配有隔墊的金屬罐中，力口水使金屬罐與樣品之間充滿水，上部留有一定的空間位置(IOOml)，水中加入2.3g的殺菌齊IJ (sodium azide),然后把樣品和水密封起來(lái)，倒置冷藏及運(yùn)輸，送到實(shí)驗(yàn)室后，將冷藏的樣品溫度恢復(fù)到20°C，再進(jìn)行5分鐘的高速機(jī)械振蕩，然后取一定量的容器頂部空間氣體(15ml)進(jìn)行烴成分和同位素分析。該方法采用常溫機(jī)械振蕩方式釋放氣體，優(yōu)點(diǎn)是:野外操作簡(jiǎn)單、快捷；缺點(diǎn)是:(1)隨著水合物的分解及氣體釋放，金屬罐內(nèi)的壓力越來(lái)越大，抑制了水合物的分解，導(dǎo)致氣體釋放不完全；(2)分解釋放出的烴類氣體混入了金屬罐頂部預(yù)留空間的空氣，造成一系列分析誤差。2、靜置排水法，具體操作是:選擇含量較高且肉眼可見的水合物巖心樣品，將其浸沒在水下，水合物分解釋放的氣體，用置換水法將釋放出的氣體收集到可用瓶塞密封的玻璃容器中，或暫時(shí)收集于60ml的塑料注射器內(nèi)，然后導(dǎo)入專用的玻璃瓶中封存。該方法采用常溫下自然靜置釋放，排水取氣，優(yōu)點(diǎn)是野外操作簡(jiǎn)單，排除了空氣的影響；缺點(diǎn)是:(1)靜置自然釋放速度較慢；(2)樣品分解釋放受環(huán)境溫度影響較大，使得水合物分解程度不一，氣體釋放量誤差較大。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上兩種方法均具有野外操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但也都具有分解速度慢、效率低、不完全，以及易受環(huán)境溫度影響等缺點(diǎn)，而且還可能受到空氣混入污染的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中取氣不充分、取出的氣體成分易受空氣或環(huán)境溫度影響的缺點(diǎn)，提出一種天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心中烴類氣體的真空提取方法，以提高水合物鉆探巖心樣品氣體采集的效率和測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。本發(fā)明具體的技術(shù)方案如下:
一種天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取方法，所述真空提取方法是通過(guò)專用的天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體真空提取系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述真空提取系統(tǒng)包括抽真空單元A、集氣罐B、抽氣單元C和脫氣環(huán)境室D，所述集氣罐B包括罐體I和罐體蓋4，所述罐體蓋4上形成有主孔和副孔，所述副孔上安裝帶有閥門開關(guān)6的副孔管5，所述主孔上設(shè)置所述抽氣單元C，所述主孔與所述抽氣單元C的抽氣室連通，所述真空提取方法包括以下步驟:
步驟一、將鉆探現(xiàn)場(chǎng)采集的巖心樣品清洗后置于集氣罐B中，排出集氣罐B 內(nèi)的空氣并使其內(nèi)部與外界空氣隔絕；
步驟二、利用抽真空單元A在所述集氣罐B中形成真空負(fù)壓；
步驟三、將形成真空負(fù)壓的集氣罐B放入脫氣環(huán)境室D中，使其中的巖心樣品在設(shè)定的溫度條件和時(shí)間段進(jìn)行脫氣；
步驟四、通過(guò)抽氣單元C抽取集氣罐B中的氣體。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的真空提取方法，其中所述步驟一可進(jìn)一步包括以下步驟:
1)、將鉆探現(xiàn)場(chǎng)采集的巖心樣品清洗后置于集氣罐的罐體I中，打開罐體蓋4副孔管5上的閥門開關(guān)6，并在飽和鹽水環(huán)境下 將所述罐體蓋4密封連接在所述罐體I上，利用飽和鹽水排出集氣罐中的空氣；
2)、關(guān)閉罐體蓋4副孔管5上的閥門開關(guān)6以使集氣罐內(nèi)部與外界空氣完全隔絕。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的真空提取方法，其中所述罐體I為一端開口、一端封閉的筒式結(jié)構(gòu)，開口端用于放入巖心樣品，開口端外壁設(shè)有外螺紋，且在外螺紋下端的外壁凹槽處裝有第一密封圈2 ;所述罐體蓋4的一端完全開口、另一端設(shè)有所述副孔和主孔，所述罐體蓋4的開口端內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋上方形成圓臺(tái)狀內(nèi)腔，圓臺(tái)狀內(nèi)腔之頂作為所述主孔，在所述內(nèi)螺紋頂部與圓臺(tái)狀內(nèi)腔之間形成有一過(guò)渡平臺(tái)，所述過(guò)渡平臺(tái)上設(shè)有第二密封圈3，所述副孔管5在罐體蓋外側(cè)設(shè)有所述閥門開關(guān)6，所述罐體蓋4擰緊在所述罐體I上時(shí)，罐體蓋4開口端內(nèi)壁擠壓第一密封圈2、罐體I開口端端緣擠壓第二密封圈3從而形成完全密封的集氣罐。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的真空提取方法，其中所述抽真空單元A包括制造真空玻璃管16、真空泵19和連接軟管22，23，所述制造真空玻璃管16包含一直通管和一側(cè)通管，所述直通管上裝有直通管閥門17，所述側(cè)通管上裝有側(cè)通管閥門18，所述步驟二進(jìn)一步包括以下步驟:
1)、關(guān)閉制造真空玻璃管16上的直通管閥門17，將排出空氣的連接軟管23—端連接在副孔管5上，另一端連接到制造真空玻璃管16的直通管上；
2)、將另一連接軟管22的一端連接到制造真空玻璃管16的側(cè)通管上，另一端連接到真空泵19的抽氣孔上；
3)、打開側(cè)通管閥門18，啟動(dòng)真空泵19，待制造真空玻璃管16內(nèi)形成穩(wěn)定的真空負(fù)壓后，先后關(guān)閉側(cè)通管閥門18和真空泵19 ；
4)、先后打開罐體蓋副孔管5上的閥門開關(guān)6和制造真空玻璃管16的直通管閥門17，待集氣罐內(nèi)的飽和鹽水在真空負(fù)壓作用下流入制造真空玻璃管16內(nèi)并達(dá)到壓力平衡時(shí)，關(guān)閉罐體蓋副孔管5上的閥門開關(guān)6，即在集氣罐B內(nèi)形成真空負(fù)壓。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的真空提取方法，其中所述脫氣環(huán)境室D為一水浴恒溫箱12，所述水浴恒溫箱12包括:溫度控制面板13、水槽14和罐體卡槽15，所述罐體卡槽15設(shè)置于所述水槽14內(nèi)，所述步驟三包括以下步驟:
1)、將盛放巖心樣品并形成真空負(fù)壓的集氣罐放入水浴恒溫箱12的罐體卡槽15內(nèi)，并使水槽14內(nèi)的水位淹沒集氣罐；
2)、通過(guò)溫度控制面板13控制水槽內(nèi)的水溫，根據(jù)具體情況設(shè)定脫氣溫度，集氣罐內(nèi)的巖心樣品即可在恒溫條件下自行脫氣，當(dāng)達(dá)到一定的脫氣時(shí)間后即完成巖心樣品的脫氣過(guò)程。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的真空提取方法，其中所述抽氣單元C包括抽氣臺(tái)7、帶抽氣孔螺桿8和密封膠墊9，所述抽氣臺(tái)7呈兩個(gè)疊置的圓柱形并設(shè)置于所述主孔正上方，所述下圓柱的內(nèi)部形成有球冠狀的抽氣室，所述抽氣室的底部與所述主孔聯(lián)通，所述上圓柱的內(nèi)部形成有內(nèi)圓柱腔，所述抽氣室頂部的抽氣口與所述內(nèi)圓柱腔連通,所述密封膠墊9放置于上圓柱的所述內(nèi)圓柱腔腔底并向下低接于下圓柱的所述抽氣口，所述帶抽氣孔螺桿8設(shè)置于所述上圓柱的內(nèi)圓柱腔內(nèi)并向下低接于所述密封膠墊9，所述步驟四進(jìn)一步包括以下步驟:
1)、將已排出空氣的連接軟管的一端連接到完成脫氣的集氣罐罐體蓋上的副孔管連5上，另一端放置于水箱內(nèi)水體中；
2)、將裝有少量飽和鹽水的抽氣針通過(guò)帶抽氣孔螺桿8上的抽氣孔11，緩緩刺穿密封膠墊9，進(jìn)入球冠狀抽氣室內(nèi)；
3)、打開罐體蓋副孔管上的閥門開關(guān)6，以使集氣罐內(nèi)處于常壓狀態(tài)，開始抽取氣體，抽氣完畢后，將抽出的氣體注入倒置在水下的集氣瓶?jī)?nèi)并密封。進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的真空提取方法，其中所述帶抽氣孔螺桿8外形為下部圓柱狀、上部圓餅狀、中心設(shè)有兩端貫通的抽氣孔11，下部圓柱外壁帶有外螺紋，所述抽氣臺(tái)7的上圓柱的內(nèi)圓柱 腔內(nèi)壁形成有內(nèi)螺紋，二者形成螺紋連接。所述帶抽氣孔螺桿8上部圓餅頂面設(shè)有一個(gè)過(guò)中心的一字形溝槽10，在把罐體蓋(4)擰緊于罐體(I)上并形成密封的集氣罐(B)之前，借助一字改錐通過(guò)一字形溝槽10把帶抽氣孔螺桿8擰緊于抽氣臺(tái)的上圓柱內(nèi)，并使帶抽氣孔螺桿8下端擠壓于所述密封膠墊9，確保集氣罐內(nèi)的氣體不會(huì)從抽氣室頂部的抽氣口泄漏。一種天然氣水合物的判識(shí)方法，包括以下步驟:步驟一、在鉆探現(xiàn)場(chǎng)采集巖心樣品，并根據(jù)上述真空提取方法提取該巖心樣品釋放的氣體；步驟二、根據(jù)步驟一所提取的氣體量的大小并結(jié)合巖心樣品本身的其他特征判定鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心中是否存在天然氣水合物。通過(guò)本發(fā)明所述的天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取方法至少能夠達(dá)到以下技術(shù)效果:
1)、利用集氣罐內(nèi)的真空負(fù)壓，不僅加快天然氣水合物鉆探巖心的氣體釋放速度，提高了氣體采集效率；而且排除了空氣混入的影響，保證了采集氣體樣品的質(zhì)量；
2)、罐體蓋內(nèi)腔的特殊設(shè)計(jì)，保證了水合物鉆探巖心釋放出的氣體匯集在抽氣孔正下方的罐體蓋頂?shù)那蚬跔畛闅馐覂?nèi)，這不僅利于抽氣針有效抽取氣體,也能最大限度地把氣體抽取出來(lái)；
3)、水浴恒溫箱的使用，不僅加快了集氣罐內(nèi)巖心釋放氣體的速度，而且也保持集氣罐內(nèi)部溫度的恒定性，排除了環(huán)境溫度變化的影響，提高了巖心采集量的可比性。


附圖1為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取方法所用到的真空取氣系統(tǒng)的組件結(jié)構(gòu)示意 附圖2為附圖1所示真空取氣系統(tǒng)中的抽氣單元的放大結(jié)構(gòu)示意 附圖3為本發(fā)明所述天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取方法中形成真空負(fù)壓過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意 圖中各附圖標(biāo)記的含義如下:
1-罐體、2-罐體密封圈、3-罐體蓋密封圈、4-罐體蓋、5-副孔管、6-閥門開關(guān)、7-抽氣臺(tái)、8-帶抽氣孔螺桿、9-密封膠墊、10- —字形溝槽、11-抽氣孔、12-水浴恒溫箱、13-溫度控制面板、14-水槽、15-罐體卡槽、16-制造真空玻璃管、17-直通管閥門、18-側(cè)通管閥門、19-真空泵、20-控制開關(guān)、21-氣壓計(jì)量表、22-23-連接軟管、24-塑料水箱、A-抽真空單元、B-集氣罐、C-抽氣單元、D-脫氣環(huán)境室。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述的天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取方法進(jìn)行詳細(xì)的描述，但并不因此限制本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。首先對(duì)本發(fā)明所述天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體進(jìn)行提取時(shí)所用到的真空取氣系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的描述，本發(fā)明所述的氣體真空提取方法是基于這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)的真空取氣系統(tǒng)進(jìn)行的，基于這種系統(tǒng)不但能夠快速的對(duì)巖心釋放氣體進(jìn)行提取，而且所收集的巖心氣體非常接近巖心實(shí)際能夠釋放的氣體量，并有效的排除了混入空氣的影響，基于此對(duì)天然氣水合物存在與否能夠進(jìn)行更加精確的判斷。如附圖1所示，本發(fā)明所述天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空取氣系統(tǒng)總體構(gòu)成組件包括:抽真空單元A、集氣罐B、抽氣單元C和脫氣環(huán)境室D。其中抽真空單元A包括制造真空玻璃管16、真空泵19、連接軟管22-23和塑料水箱24，制造真空玻璃管16包含一直通管和一側(cè)通管，直通管通過(guò)橡膠連接軟管23與集氣罐B中罐體蓋4上的副孔管5連接，且在直通管上安裝有直通管閥門17，用于控制直通管的開啟和關(guān)閉；側(cè)通管通過(guò)橡膠軟管22與真空泵19連接，其上裝有側(cè)通管閥門18，用于控制與真空泵19的聯(lián)通和關(guān)斷，所述的真空泵19上還設(shè)有控制開關(guān)20和氣壓計(jì)量表21，控制開關(guān)20用于開閉真空泵并控制抽制真空的時(shí)間，氣壓計(jì)量表21顯示制造真空玻璃管16內(nèi)抽真空后的壓力，塑料水箱24用于空氣排出(附圖3 )。其中集氣罐B包括罐體I和罐體蓋4，所述罐體I為一端開口的不銹鋼質(zhì)筒式結(jié)構(gòu)，開口端用于放入巖心樣品；開口端外壁有外螺紋，用于與罐體蓋4開口端的內(nèi)螺紋緊密連接；在罐體I外壁外螺紋下端的凹槽處裝有橡膠狀的罐體密封圈2，用于罐體I外壁與罐體蓋4內(nèi)壁之間的輔助密封。所述罐體蓋4為一端完全開口、另一端則為帶有一副孔和一主孔的開孔端的可拆卸不銹鋼裝置，所述罐體蓋4的開口端為圓管狀，內(nèi)壁上帶有內(nèi)螺紋，通過(guò)旋轉(zhuǎn)，罐體蓋4開口端帶內(nèi)螺紋的內(nèi)壁可與罐體I開口端帶外螺紋的外壁緊密連接，并在連接最大處通過(guò)罐體密封圈2形成密封。所述罐體蓋4開口端圓管之上的部分為罐體蓋4開孔端，所述開孔端的內(nèi)腔為圓臺(tái)狀斜面，表面光滑，利于罐體I中巖心釋放的氣體向頂部的抽氣單元C匯聚，圓臺(tái)狀內(nèi) 腔之頂過(guò)渡為直徑約5mm (抽氣單元中抽氣臺(tái)7正下方)左右，且與抽氣臺(tái)內(nèi)的球冠狀抽氣室平滑過(guò)渡，球冠狀抽氣室是經(jīng)圓臺(tái)狀內(nèi)腔匯集氣體的最終聚集處，也是進(jìn)針取樣的抽氣室。在罐體蓋4開口端帶內(nèi)螺紋的頂部與圓臺(tái)狀內(nèi)腔之間有一過(guò)渡平臺(tái)，用于放置橡膠密封圈3，當(dāng)罐體蓋4與罐體I連接擰緊時(shí)，罐體I開孔端端口，即與罐體蓋4的橡膠密封圈3形成密封，而使集氣罐內(nèi)外隔絕。罐體蓋4的開孔端的主孔為圓臺(tái)狀內(nèi)腔之頂(直徑約5_)，向上均勻過(guò)渡連接于抽氣單元C的球冠狀抽氣室，罐體蓋4主孔的旁側(cè)開有副孔，副孔管5為一經(jīng)副孔貫穿罐體蓋4內(nèi)外的不銹鋼管，罐體蓋4外側(cè)的副孔管5上帶有閥門開關(guān)6，罐體蓋4內(nèi)側(cè)，副孔管5的不銹鋼管長(zhǎng)度，應(yīng)大于罐體蓋4開口端的圓管高度，以使罐體蓋4與罐體I連接密封后，集氣罐B直立抽取氣體時(shí)，罐體蓋4內(nèi)側(cè)副孔管5的管口始終伸入到罐內(nèi)液面以下。罐體蓋4外側(cè)副孔管5通過(guò)橡膠連接軟管23與制造真空玻璃管16底部的直通管相連，副孔管5上的閥門開關(guān)6用于控制外界與集氣罐B內(nèi)部的連通。其中抽氣單元C包括抽氣臺(tái)7、帶抽氣孔螺桿8和密封膠墊9。所述罐體蓋4圓臺(tái)狀內(nèi)腔之頂?shù)闹骺渍戏皆O(shè)置有抽氣臺(tái)7，所述抽氣臺(tái)7外觀呈兩個(gè)疊置的圓柱形，下圓柱內(nèi)部形成有球冠狀抽氣室，抽氣室底部與罐體蓋圓臺(tái)狀內(nèi)腔頂部(主孔)平滑過(guò)渡連通,抽氣室頂部連通于上圓柱的帶內(nèi)螺紋的內(nèi)圓柱腔，且圓柱腔內(nèi)徑大于球冠狀抽氣室頂部出口內(nèi)徑以放置密封膠墊9，如附圖2所示放大結(jié)構(gòu)，所述密封膠墊9放置于上圓柱的內(nèi)圓柱腔腔底，并向下低接于下圓 柱的球冠狀抽氣室出口，帶抽氣孔螺桿8旋擰于上圓柱的圓柱腔內(nèi)，并向下低接于密封專用密封膠墊9。帶抽氣孔螺桿8外形為下部圓柱狀，上部圓餅狀。下部圓柱外壁帶螺紋，與抽氣臺(tái)上圓柱的圓柱腔內(nèi)壁上的螺紋形成緊密連接。帶抽氣孔螺桿8上部圓餅頂面設(shè)有一個(gè)過(guò)中心的一字形溝槽10，用于旋擰帶抽氣孔螺桿8，當(dāng)擰緊帶抽氣孔螺桿8時(shí)，其下端頂壓專用密封膠墊9而使抽氣臺(tái)7中的球冠狀抽氣室與外部隔絕，進(jìn)而將集氣罐B與外部隔絕。帶抽氣孔螺桿8的中心為兩端貫通的抽氣孔11，上端位于一字形溝槽10的正中央，下端正對(duì)罐體蓋頂部抽氣臺(tái)內(nèi)的球冠狀抽氣室。專用密封膠墊9置于抽氣臺(tái)7的上圓柱腔底部，既能密封罐體蓋4頂部的球冠狀抽氣室，也可用于抽氣針進(jìn)針、拔出通過(guò)。在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述的抽氣單元C與所述罐體蓋4 一體形成，即在罐體蓋4頂面主孔位置向上一體形成抽氣單元的抽氣臺(tái)，亦即抽氣臺(tái)7可與罐體蓋4為一體結(jié)構(gòu)以保證圓臺(tái)內(nèi)腔與球冠狀抽氣室密封連通，當(dāng)然抽氣臺(tái)所包括的兩個(gè)疊置圓柱體亦可一體形成以保證氣密性。在這種優(yōu)選的實(shí)施例中，可將處于一體結(jié)構(gòu)的所述抽氣單元和集氣罐統(tǒng)一定義為取氣單元，所述抽氣單元C作為了集氣罐B的輸出口部分，但本發(fā)明不以此為限，兩者可以其他方式連接在一起，只要能夠保證其間的氣密性即可。其中所述脫氣環(huán)境室D優(yōu)選采用水浴恒溫箱12，其主要包括:溫度控制面板13、水槽14和罐體卡槽15。罐體卡槽15設(shè)置于水槽14內(nèi)，用于固定集氣罐B ;溫度控制面板13設(shè)置于水槽外壁，用于調(diào)節(jié)水槽14內(nèi)水的溫度。采用上述真空取氣系統(tǒng)進(jìn)行天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取過(guò)程包括以下步驟:
(I)前期準(zhǔn)備
每次采集氣體前，把專用密封膠墊9置于抽氣臺(tái)7上圓柱的圓柱腔底部，接著擰入帶抽氣孔螺桿8，并用一字改錐把帶抽氣孔螺桿8擰緊，即壓緊密封膠墊9。檢查罐體密封圈2和罐體蓋密封圈3是否安放好，在塑料水箱24內(nèi)放入飽和鹽水，深度以能使集氣罐完全淹沒為宜。打開罐體蓋4的閥門開關(guān)6，將罐體蓋4完全淹沒在盛放飽和鹽水的塑料水箱24中，以排出其中空氣。(2)排除空氣
先將水合物鉆探獲得的巖心迅速用清水沖洗，稱重或量體積后趕快放入集氣罐罐體I內(nèi)，接著將裝有巖心樣品的罐體I完全浸沒在裝有飽和鹽水的塑料水箱24內(nèi)，以排出其中空氣。在水下將罐體蓋4扣在罐體I上，用專用裝置將罐體蓋4擰緊密封，構(gòu)成一個(gè)完整的集氣罐B，同時(shí)排出其中空氣，如附圖3所示。接著關(guān)閉罐體蓋4上副孔管5的閥門開關(guān)6，以使集氣罐與外界完全隔絕。(3)制造負(fù)壓
如附圖3所示，利用吸耳球水下排出橡膠連接軟管23內(nèi)的空氣，關(guān)閉制造真空玻璃管16的直通管閥門17，接著將橡膠連接軟管23 —端固定在罐體蓋副孔管5上，另一端固定連接到制造真空玻璃管16的直通管上；然后把橡膠連接軟管22的一端連接到制造真空玻璃管16的側(cè)通管上，另一端連接真空泵19的抽氣孔上。

安放集氣罐B直立平穩(wěn)，打開側(cè)通管閥門18，打開真空泵的控制開關(guān)20，待氣壓計(jì)量表21讀數(shù)穩(wěn)定持續(xù)半分鐘后，先后關(guān)閉側(cè)通管閥門18和真空泵開關(guān)20。此時(shí)，制造真空玻璃管16已形成穩(wěn)定的真空負(fù)壓狀態(tài)。打開罐體蓋副孔管上的閥門開關(guān)6，再緩慢打開制造真空玻璃管16的直通管閥門17。此時(shí)集氣罐內(nèi)部與制造真空玻璃管16連通，集氣罐內(nèi)的飽和鹽水在負(fù)壓的作用下流入制造真空玻璃管16內(nèi)。待制造真空玻璃管內(nèi)水位穩(wěn)定后(壓力達(dá)到平衡)，關(guān)閉罐體蓋副孔管上的閥門開關(guān)6，集氣罐B內(nèi)即形成負(fù)壓。打開真空玻璃管16的側(cè)通管閥門18，待真空玻璃管內(nèi)恢復(fù)到正常大氣壓后，摘除真空玻璃管16。(4)恒溫脫氣
將上述盛放有水合物鉆探巖心樣品且內(nèi)部具有真空負(fù)壓狀態(tài)的集氣罐放入40°C的水浴恒溫箱12的罐體卡槽15內(nèi)，并使水浴恒溫箱水槽14內(nèi)的水位淹沒罐體蓋4，恒溫加熱2個(gè)小時(shí)脫氣，即可進(jìn)行氣體抽取。(5)抽取氣體
將完成脫氣的集氣罐平臥于盛裝飽和鹽水的塑料水箱24內(nèi)，水下安裝已排出空氣的橡膠連接軟管23于罐體蓋4的副孔管5上，橡膠連接軟管23另一端置于塑料水箱水體內(nèi)。立放集氣罐。將裝有少量飽和鹽水的抽氣針通過(guò)帶抽氣孔螺桿8上的抽氣孔11，緩緩刺穿專用密封膠墊9，進(jìn)入罐體蓋頂部的球冠狀抽氣室(一旦有抽氣針中的鹽水注入到集氣罐或集氣罐中的氣體進(jìn)入抽氣針，即表明扎入抽氣室)。打開罐體蓋副孔管上的閥門開關(guān)6，開始抽取氣體。抽氣完畢后，在飽和鹽水下將抽氣針管內(nèi)的氣體注入倒置的充滿飽和鹽水的專用集氣瓶?jī)?nèi)，水下擰緊集氣瓶蓋密封即可。集氣瓶的氣體，要么送往現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室即刻分析，要么倒置放入冰箱冷藏室保存。進(jìn)一步的對(duì)通過(guò)上述步驟提取的巖心氣體進(jìn)行分析，并結(jié)合所試驗(yàn)的巖心樣品質(zhì)量和所收集的該巖心釋放的烴類氣體量，即可快速準(zhǔn)確的判知鉆探現(xiàn)場(chǎng)是否存在天然氣水合物。以上僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，并不將本發(fā)明的技術(shù)方案限制于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的主要技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上所作的任何公知變形都屬于本發(fā)明所要保護(hù)的技術(shù) 范疇，本發(fā)明具體的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書的記載為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取方法，其特征在于:所述真空提取方法是通過(guò)專用的天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體真空提取系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述真空提取系統(tǒng)包括抽真空單元(A)、集氣罐(B)、抽氣單元(C)和脫氣環(huán)境室(D)，所述集氣罐(B)包括罐體(I)和罐體蓋(4)，所述罐體蓋(4)上形成有主孔和副孔，所述副孔上安裝帶有閥門開關(guān)(6)的副孔管(5)，所述主孔上設(shè)置所述抽氣單元(C)，所述主孔與所述抽氣單元(C)的抽氣室連通，所述真空提取方法包括以下步驟: 步驟一、將鉆探現(xiàn)場(chǎng)采集的巖心樣品清洗后置于集氣罐(B)中，排出集氣罐(B)內(nèi)的空氣并使其內(nèi)部與外界空氣隔絕； 步驟二、利用抽真空單元(A)在所述集氣罐(B)中形成真空負(fù)壓； 步驟三、將形成真空負(fù)壓的集氣罐(B)放入脫氣環(huán)境室(D)中，使其中的巖心樣品在設(shè)定的溫度條件和時(shí)間段進(jìn)行脫氣； 步驟四、通過(guò)抽氣單元(C)抽取集氣罐(B)中的氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空提取方法，其特征在于:所述步驟一包括以下具體步驟: 1)、將鉆探現(xiàn)場(chǎng)采集的巖心樣品清洗后置于集氣罐的罐體(I)中，打開罐體蓋(4)副孔管(5 )上的閥門開關(guān)(6 )，并在飽和鹽水環(huán)境下將所述罐體蓋(4)密封連接在所述罐體(I)上，利用飽和鹽水排出集氣罐(B)中的空氣； 2)、關(guān)閉罐體蓋(4)副孔管(5)上的閥門開關(guān)(6)以使集氣罐(B)內(nèi)部與外界空氣完全隔絕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空提取方法，集氣罐(B)的特征在于:其中所述罐體(O為一端開口、一端封閉的筒式結(jié)構(gòu)，開口端用于放入巖心樣品，開口端外壁設(shè)有外螺紋，且在外螺紋下端的外壁凹槽處裝有第一密封圈(2);所述罐體蓋(4)的一端完全開口、另一端設(shè)有所述副孔和主孔，所述罐體蓋(4)的開口端內(nèi)壁上設(shè)有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋上方形成圓臺(tái)狀內(nèi)腔，圓臺(tái)狀內(nèi)腔之頂作為所述主孔，在所述內(nèi)螺紋頂部與圓臺(tái)狀內(nèi)腔底部之間形成有一過(guò)渡平臺(tái)，所述過(guò)渡平臺(tái)上設(shè)有第二密封圈(3)，所述副孔管(5)在罐體蓋外側(cè)設(shè)有所述閥門開關(guān)(6 )，所述罐體蓋(4 )擰緊在所述罐體(I)上時(shí)，罐體蓋(4 )開口端內(nèi)壁擠壓第一密封圈(2)、罐體(I)開口端端緣擠壓第二密封圈(3)從而形成完全密封的集氣罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一3任一項(xiàng)所述的真空提取方法，其特征在于，其中所述的抽真空單元(A)包括制造真空玻璃管(16)、真空泵(19)和連接軟管(22，23)，所述制造真空玻璃管(16)包含一直通管和一側(cè)通管，所述直通管上裝有直通管閥門(17)，所述側(cè)通管上裝有側(cè)通管閥門(18)，所述步驟二進(jìn)一步包括以下步驟: 1)、關(guān)閉制造真空玻璃管(16)上的直通管閥門(17)，將排出空氣的連接軟管(23)—端連接在副孔管(5)上，另一端連接到制造真空玻璃管(16)的直通管上； 2)、將另一連接軟管(22)的一端連接到制造真空玻璃管(16)的側(cè)通管上，另一端連接到真空泵(19)的抽氣孔上； 3)、打開側(cè)通管閥門(18)，啟動(dòng)真空泵(19)，待制造真空玻璃管16內(nèi)形成穩(wěn)定的真空負(fù)壓后，先后關(guān)閉側(cè)通管閥門(18)和真空泵 (19); 4)、先后打開罐體蓋副孔管(5)上的閥門開關(guān)(6)和制造真空玻璃管(16)的直通管閥門(17)，待集氣罐內(nèi)的飽和鹽水在真空負(fù)壓作用下流入制造真空玻璃管(16)內(nèi)并達(dá)到壓力平衡時(shí)，關(guān)閉罐體蓋副孔管(5)上的閥門開關(guān)(6)，即在集氣罐(B)內(nèi)形成真空負(fù)壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一4任一項(xiàng)所述的真空提取方法，其特征在于，所述脫氣環(huán)境室(D)為一水浴恒溫箱(12)，所述水浴恒溫箱(12)包括:溫度控制面板(13)、水槽(14)和罐體卡槽(15)，所述罐體卡槽(15)設(shè)置于所述水槽(14)內(nèi)，所述步驟三包括以下步驟: 1)、將盛放巖心樣品并形成真空負(fù)壓的集氣罐(B)放入水浴恒溫箱(12)的罐體卡槽(15)內(nèi)，并使水槽(14)內(nèi)的水位淹沒集氣罐； 2)、通過(guò)溫度控制面板(13)控制水槽內(nèi)的水溫，設(shè)定脫氣溫度后集氣罐內(nèi)的巖心樣品即可在恒溫條件下自行脫氣，當(dāng)達(dá)到一定的脫氣時(shí)間后即完成巖心樣品的脫氣過(guò)程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一5任一項(xiàng)所述的真空提取方法，其特征在于，其中所述抽氣單元(C)包括抽氣臺(tái)(7)、帶抽氣孔螺桿(8)和密封膠墊(9)，所述抽氣臺(tái)(7)呈兩個(gè)疊置的圓柱形并設(shè)置于所述主孔正上方，所述下圓柱內(nèi)部形成有球冠狀的抽氣室，所述抽氣室的底部與所述主孔聯(lián)通，所述上圓柱內(nèi)部形成有內(nèi)圓柱腔，所述抽氣室頂部的抽氣口與所述內(nèi)圓柱腔連通，所述密封膠墊(9)放置于上圓柱的所述內(nèi)圓柱腔腔底并向下低接于下圓柱的所述抽氣口，所述帶抽氣孔螺桿(8)設(shè)置于所述上圓柱的內(nèi)圓柱腔內(nèi)并向下低接于所述密封膠墊(9)，所述步驟四進(jìn)一步包括以下步驟: 1)、將已排出空氣的連接軟管的一端連接到完成脫氣的集氣罐罐體蓋上的副孔管(5)上，另一端放置于水箱內(nèi)的水體中； 2)、將裝有少量飽和鹽水的抽氣針通過(guò)帶抽氣孔螺桿(8)上的抽氣孔(11)，緩緩刺穿密封膠墊(9)，進(jìn)入球冠狀抽氣室內(nèi)； 3)、打開罐體蓋副孔管上的閥門開關(guān)(6)，以使集氣罐內(nèi)處于常壓狀態(tài)，開始抽取氣體，抽氣完畢后，在水下將抽出的氣 體注入倒置的集氣瓶?jī)?nèi)并密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空提取方法，其特征在于，所述帶抽氣孔螺桿(8)外形為下部圓柱狀、上部圓餅狀、中心設(shè)有兩端貫通的抽氣孔(11)，下部圓柱外壁帶有外螺紋，所述抽氣臺(tái)(7)的上圓柱的內(nèi)圓柱腔內(nèi)壁形成有內(nèi)螺紋，二者形成螺紋連接，所述帶抽氣孔螺桿(8)上部圓餅頂面設(shè)有一個(gè)過(guò)中心的一字形溝槽(10)，在把罐體蓋(4)擰緊于罐體(I)上并形成密封的集氣罐(B)之前，借助一字改錐通過(guò)一字形溝槽(10)把帶抽氣孔螺桿(8)擰緊于抽氣臺(tái)的上圓柱內(nèi)，并使帶抽氣孔螺桿(8)下端擠壓于所述密封膠墊(9)，確保集氣罐內(nèi)的氣體不會(huì)從抽氣室頂部的抽氣口泄漏。
8.一種天然氣水合物的判識(shí)方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟一、在鉆探現(xiàn)場(chǎng)采集巖心樣品，并根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法提取該巖心樣品釋放的氣體；步驟二、根據(jù)步驟一所提取的氣體量的大小并結(jié)合巖心樣品本身的其他特征判定鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心中是否存在天然氣水合物。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種天然氣水合物鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖心氣體的真空提取方法，屬于天然氣水合物勘探領(lǐng)域。所述真空提取方法是通過(guò)專用的巖心氣體真空提取系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括抽真空單元、集氣罐、抽氣單元和脫氣環(huán)境室，所述方法包括以下步驟一、將鉆探現(xiàn)場(chǎng)采集的巖心樣品清洗后置于集氣罐中，排出集氣罐內(nèi)的空氣并使其內(nèi)部與外界空氣隔絕；二、利用抽真空單元在所述集氣罐中形成真空負(fù)壓；三、把形成真空負(fù)壓的集氣罐放入脫氣環(huán)境室中，使其中的巖心樣品在特定的溫度條件和時(shí)間段進(jìn)行脫氣；四、通過(guò)抽氣單元抽取集氣罐中的氣體。本發(fā)明所述方法采用真空恒溫脫氣，脫氣程度高、脫氣環(huán)境穩(wěn)定，提高了氣體采集效率，保證了氣體樣品的提取質(zhì)量。
文檔編號(hào)E21B49/08GK103233729SQ20131014907
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者趙省民, 鄧堅(jiān), 饒竹, 李松 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心