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      一種天然氣水合物沉積物含氣率測(cè)定方法及裝置的制造方法

      文檔序號(hào):9665519閱讀:370來(lái)源:國(guó)知局
      一種天然氣水合物沉積物含氣率測(cè)定方法及裝置的制造方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及天然氣水合物物性研究方法及實(shí)驗(yàn)裝置,具體涉及一種天然氣水合物 沉積物含氣率測(cè)定方法及裝置。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 天然氣水合物(NGH)是一種非化學(xué)計(jì)量數(shù)的籠型化合物,由水分子形成籠型結(jié)構(gòu) 與"捕獲"的氣體分子在高壓低溫的條件下生成。水分子通過(guò)氫鍵連接在一起,形成不穩(wěn)定 帶有空腔的籠狀結(jié)構(gòu)。然后?。腕w)分子占據(jù)這些空腔并與水分子產(chǎn)生較弱的范德華作 用力。這個(gè)過(guò)程使籠型結(jié)構(gòu)形成熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明,天然氣水合物廣泛分布 于陸地永久凍土區(qū)和大陸邊緣的海底深層砂礫中。2011年全球甲烷水合物儲(chǔ)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù) 為:0.82X1013~2. 10X10 15m3,儲(chǔ)量巨大是極具前景的下一代能源資源。
      [0003] 不同地區(qū)水合物藏有其自身的特點(diǎn),在對(duì)水合物進(jìn)行開采時(shí)需要先對(duì)水合物資源 進(jìn)行評(píng)價(jià)。自二十世紀(jì)80年代,有許多學(xué)者對(duì)全球天然氣水合物所含甲烷資源量進(jìn)行過(guò)估 算。一般是計(jì)算出滿足水合物形成條件的沉積物的體積,再計(jì)算出其中所含天然氣水合物 以及甲烷量,其中天然氣水合物含氣率是天然氣水合物資源評(píng)價(jià)的一個(gè)重要參數(shù)。
      [0004] 現(xiàn)階段的天然氣水合物含氣率(VP)都是通過(guò)先測(cè)定沉積物中水合物飽和度(SH) 然后再測(cè)定水合物儲(chǔ)氣量(S)得到,其中:
      [0005] Vp=SHXS
      [0006] 水合物飽和度一般通過(guò)間接法測(cè)定得到,如利用地震波速的空間變化、利用空隙 水中的氯離子(C1 )濃度異?;蜓跬凰兀é?8〇)異常來(lái)估算天然氣水合物在沉積物中的 飽和度。而水合物儲(chǔ)氣量估算一般有兩種方式,一種是直接采用甲烷水合物的理論儲(chǔ)氣量, 或者是理論儲(chǔ)氣量乘以一個(gè)校正因子得到;另一種是在實(shí)驗(yàn)室先模擬海底水合物儲(chǔ)層的 水、氣、溫、壓條件來(lái)合成天然氣水合物,然后測(cè)定實(shí)驗(yàn)室合成的水合物的儲(chǔ)氣量,以實(shí)驗(yàn)室 測(cè)定的這個(gè)儲(chǔ)氣量認(rèn)為是實(shí)際儲(chǔ)氣量。從以上描述可以看出目前在水合物資源評(píng)價(jià)中含氣 率的測(cè)定大多是采用間接法計(jì)算得到。
      [0007] 采用間接法測(cè)量天然氣水合物含氣率時(shí)過(guò)程繁瑣,需要用到地球物理、地球化學(xué) 等方法測(cè)量過(guò)程較為復(fù)雜,在計(jì)算含氣率過(guò)程中還需要一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù),準(zhǔn)確性還有待提高。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0008] 本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單、直接測(cè)量天然氣水合物含氣率的方法及裝置,以克服間 接法測(cè)量天然氣水合物含氣率過(guò)程復(fù)雜、準(zhǔn)確性不高的不足。
      [0009] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
      [0010] -種天然氣水合物沉積物含氣率測(cè)定方法,將保壓取芯的水合物沉積物樣品直接 放入樣品罐,用鋼針刺破保壓套管,對(duì)水合物沉積物直接加熱分解,測(cè)量水合物沉積物分解 出的氣體體積;最后,向樣品罐注滿水,根據(jù)樣品罐的體積與注入水的體積差,從而得到水 合物沉積物樣品的體積;由水合物沉積物樣品分解出氣體的體積和水合物沉積物樣品的體 積從而得到樣品的含氣率。
      [0011] 上述方法中,所述直接加熱分解的加熱方式采用水浴加熱、空氣浴加熱或者電熱 套加熱。
      [0012] 上述方法中,所述測(cè)量水合物沉積物分解出的氣體體積,直接采用氣體流量計(jì)測(cè) 量。
      [0013] 上述方法中,所述測(cè)量水合物沉積物樣品的體積,采用手搖栗向已知體積的樣品 罐注入水,根據(jù)樣品罐的體積以及注入水的體積從而得到水合物沉積物樣品的體積。
      [0014] 上述方法包括如下步驟:
      [0015] (1)操作前標(biāo)定樣品罐的體積V。,鋼針的體積V1;將恒溫水槽升溫至298~303K;
      [0016] (2)打開樣品罐,將樣品迅速放入樣品支架,固定樣品;關(guān)閉樣品罐,插入鋼針使 鋼針針頭至樣品頂端,然后記錄此時(shí)氣體流量計(jì)的示數(shù)V2;
      [0017] (3)用鋼針刺破裝樣品的保壓套管,然后迅速蓋上螺帽,保持恒溫水槽溫度恒定直 至氣體流量計(jì)的示數(shù)不再變化,記錄此時(shí)示數(shù)v3;
      [0018] (4)使用手搖栗向樣品罐注入水溶液,直至水溶液剛好灌滿樣品罐記錄此時(shí)注入 水的體積V4;樣品罐是否被灌滿通過(guò)樣品罐與截止閥連接的聚四氟乙烯管觀察。
      [0019] (5)打開樣品罐然后取出保壓套管,將保壓套管內(nèi)的污泥清洗干凈、烘干,測(cè)量保 壓套管體積V5;
      [0020] (6)樣品含氣率VP的計(jì)算:
      [0021]
      [0022] -種天然氣水合物沉積物含氣率測(cè)定裝置,包括手搖栗、進(jìn)液漏斗、鋼針、水合物 樣品、樣品支架、樣品罐、恒溫水槽、氣體流量計(jì)和儲(chǔ)氣袋;
      [0023] 所述手搖栗與樣品罐、氣體流量計(jì)、儲(chǔ)氣袋順次連接;所述鋼針、水合物樣品和樣 品支架設(shè)置于樣品罐內(nèi)部;所述進(jìn)液漏斗與手搖栗連接;所述恒溫水槽設(shè)置于所述樣品罐 外部。
      [0024] 上述裝置中,所述鋼針設(shè)置于所述樣品罐的封蓋上;所述樣品支架設(shè)置于所述樣 品罐的內(nèi)底面;所述水合物樣品設(shè)置于所述樣品支架上。
      [0025] 上述裝置中,還包括螺帽、橡膠墊、雙頭空心螺栓和螺母;所述鋼針通過(guò)橡膠墊、雙 頭空心螺栓和螺母固定于樣品罐上;所述螺帽設(shè)置于雙頭空心螺栓上;所述螺母通過(guò)焊接 固定于樣品罐的封蓋上表面;所述橡膠墊設(shè)置于螺母內(nèi)。
      [0026] 上述裝置中,還包括第一截止閥、單向閥、第二截止閥和第三截止閥;所述第一截 止閥設(shè)置于手搖栗和進(jìn)液漏斗之間的管道上;所述單向閥設(shè)置于手搖栗和樣品罐之間的管 道上;所述第二截止閥設(shè)置于樣品罐與氣體流量計(jì)之間的連接管道上;所述第三截止閥設(shè) 置于氣體流量計(jì)與儲(chǔ)氣袋之間的連接管道上。
      [0027] 進(jìn)一步地,所述的樣品罐是實(shí)驗(yàn)前已標(biāo)定體積的樣品罐。
      [0028] 進(jìn)一步地,本發(fā)明所用鋼針是具有不同長(zhǎng)度類型且已標(biāo)定體積的鋼針。
      [0029] 進(jìn)一步地,本發(fā)明所用向樣品罐注入水是采用手搖栗向樣品罐注入。
      [0030] 進(jìn)一步地,所述的水合物沉積物分解出的氣體體積是采用氣體流量計(jì)測(cè)量,氣體 流量計(jì)的讀數(shù)為標(biāo)注狀態(tài)下的氣體體積。
      [0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
      [0032] 1、本發(fā)明可直接測(cè)量天然氣水合物沉積物的含氣率,方便快捷。
      [0033] 2、由于本發(fā)明是將海底保壓取芯的水合物沉積物樣品直接分解,故測(cè)試所得到的 數(shù)據(jù)更加符合客觀實(shí)際。
      [0034] 3、本發(fā)明測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)單、易操作,由于是通過(guò)直接測(cè)量樣品體積以及樣品分解出 氣體的體積,故含氣率的測(cè)量、計(jì)算過(guò)程不涉及地球物理、地球化學(xué)等參數(shù)的求取。
      【附圖說(shuō)明】
      [0035] 圖1是本發(fā)明一種天然氣水合物沉積物含氣率測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0036] 圖2是鋼針刺破保壓套管進(jìn)入水合物沉積物巖芯的剖視結(jié)構(gòu)圖。
      [0037] 圖3是圖2中A結(jié)構(gòu)的裝配圖。
      [0038] 圖中所示為:手搖栗1、第一截止閥2、進(jìn)液漏斗3、單向閥4、螺帽5、鋼針6、水合物 樣品7、樣品支架8、樣品罐9、恒溫水槽10、第二截止閥11、氣體流量計(jì)12、第三截止閥13、 儲(chǔ)氣袋14、橡膠墊15、雙頭空心螺栓16、螺母17。
      【具體實(shí)施方式】
      [0039] 下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
      [0040] 如圖1所示一種天然氣水合物沉積物含氣率測(cè)定裝置,包括手搖栗1、進(jìn)液漏斗3、 鋼針6、水合物樣品7、樣品支架8、樣品罐9、恒溫水槽(10)、氣體流量計(jì)12和儲(chǔ)氣袋14;
      [0041] 所述手搖栗1與樣品罐9、氣體流量計(jì)12、儲(chǔ)氣袋14順次連接;所述鋼針6、水合 物樣品7和樣品支架8設(shè)置于樣品罐9內(nèi)部;所述進(jìn)液漏斗3與手搖栗1連接;所述恒溫水 槽10設(shè)置于所述樣品罐9外部。
      [0042] 所述鋼針6設(shè)置于所述樣品罐9的封蓋上;所述樣品支架8設(shè)置于所述樣品罐9 的內(nèi)底面;所述水合物樣品7設(shè)置于所述樣品支架8上。
      [0043] 還包括螺帽5、橡膠墊15、雙頭空心螺栓16和螺母17 ;所述鋼針6通過(guò)橡膠墊15、 雙頭空心螺栓16和螺母17固定于樣品罐9上;所述螺帽5設(shè)置于雙頭空心螺栓16上;所 述螺母17通過(guò)焊接固定于樣品罐9的封蓋上表面;所述橡膠墊15設(shè)置于螺母17內(nèi)。
      [0044] 還包括第一截止閥2、單向閥4、第二截止閥11和第三截止閥13 ;所述第一截止閥 2設(shè)置于手搖栗1和進(jìn)液漏斗3之間的管道上;所述單向閥4設(shè)置于手搖栗1和樣品罐9之 間的管道上;所述第二截止閥11設(shè)置于樣品罐9與氣體流量計(jì)12之間的連接管道上;所述 第三截止閥13設(shè)置于氣體流量計(jì)12與儲(chǔ)氣袋14之間的連接管道上。
      [0045] 裝置中樣品罐9與截止閥11采用聚四氟乙烯管連接,其余裝置采用不銹鋼管線連 接。
      [0046] 本實(shí)施例提供一種利用本裝置測(cè)定天然氣水合物沉積物樣品含氣率的方法,其操 作過(guò)程如下:
      [0047] 1、操作前標(biāo)定樣品罐9的體積V。,鋼針6的體積V1;將恒溫水槽10升溫至298. 2K;
      [004
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