详情

原文传递含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验系统及方法

专利名称：	含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验系统及方法
摘要：	本发明公开了一种含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验系统及方法，应用于天然气松散沉积体岩石物理研究技术领域。本发明包括：上位机、矢量网络分析仪、开端同轴线探头、泄压阀门、反应釜顶盖、冷却液循环仓、反应釜外壳、环形空间、橡胶套筒、高压气瓶、气压控制阀门、射频多路开关、循环冷却液控制系统。本发明可以开展模拟海底温压条件下松散沉积物含不同天然气水合物饱和度条件下的介电常数频谱测量，为基于介电常数频谱的水合物藏饱和度储层评价方法提供研究支持。
专利类型：	发明专利
申请人：	中海石油(中国)有限公司海南分公司;中海油海南能源有限公司;西南石油大学
发明人：	汤翟;胡林;裴健翔;骆玉虎;赵军;贾将;吴一雄;吴勃翰
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-17T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202311039074.1
公开号：	CN117030808A
代理机构：	北京睿智保诚专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	董大媛
分类号：	G01N27/22;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/22
申请人地址：	570312 海南省海口市秀英区仲韶街88号;;
主权项：	1.一种含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验系统，反应釜主体为圆柱桶状结构，其特征在于，包括上位机(1)、矢量网络分析仪(2)、开端同轴线探头(3)、泄压阀门(4)、反应釜顶盖(5)、冷却液循环仓(6)、反应釜外壳(7)、环形空间(8)、橡胶套筒(9)、高压气瓶(10)、气压控制阀门(11)、射频多路开关(12)、循环冷却液控制系统(13)；反应釜由外向内依次设置有反应釜外壳(7)、冷却液循环仓(6)、环形空间(8)和橡胶套筒(9)；环形空间(8)分别与泄压阀门(4)和气压控制阀门(11)相连；射频多路开关(12)与多个开端同轴线探头(3)相连，开端同轴线深入到橡胶套筒(9)内不同位置；冷却液循环仓(6)分别与循环冷却液控制系统(13)和橡胶套筒(9)相连，循环冷却液控制系统(13)将冷却液泵入降温用冷却液循环仓(6)进行循环；高压气瓶(10)与气压控制阀门(11)连接；反应釜顶盖(5)设置于反应釜顶部；上位机(1)、矢量网络分析仪(2)和射频多路开关(12)通过通讯电缆依次连接。 2.根据权利要求1所述的一种含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验系统，其特征在于，高压气瓶(10)与气压控制阀门(11)通过不锈钢质气管连接；冷却液循环仓(6)与橡胶套筒(9)通过塑料管连接；反应釜顶盖(5)与反应釜外壳(7)之间通过密封垫圈压扣密封。 3.根据权利要求1所述的一种含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验系统，其特征在于，橡胶套筒(9)的侧面设有多个透气孔，橡胶套筒(9)内壁有一层透气不透水的滤网。 4.一种含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验方法，其特征在于，应用权利要求1-3任一项所述的一种含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验系统，包括以下步骤： S1、在橡胶套筒(9)中装满松散沉积砂体，记为W1，计算橡胶套筒(9)中松散沉积砂体样本的孔隙度φ；其中，W0为空的橡胶套筒(9)的重量；V为橡胶套筒(9)的内体积；ρ砂为松散沉积砂体的密度； S2、向装填好松散沉积砂体的橡胶套筒(9)中注入实验所需的水溶液，直到橡胶套筒(9)质量增加到W2； W2＝φVρw+W1 (2) 其中，ρw为注入水溶液的密度； S3、将橡胶套筒(9)放置入反应釜外壳(7)中，盖上反应釜顶盖(5)，多个开端同轴线探头(3)被插入橡胶套筒(9)中盛满的松散样品中，使橡胶套筒(9)处于反应釜中的密闭空间中； S4、打开泄压阀门(4)、气压控制阀门(11)和高压气瓶(10)，排除环形空间(8)中的空气，使其充满天然气； S5、关闭泄压阀门(4)，通过气压控制阀门(11)使得反应釜内的环形空间(8)中达到指定的高压p前，然后关闭气压控制阀门(11)； S6、打开循环冷却液系统(13)并将温度设置为指定温度T；冷却液通过管道在冷却液循环仓(6)中循环，将环形空间(8)和橡胶套筒(9)中的松散沉积砂体温度保持在温度为T的恒温状态； S7、水合物开始生成，反应釜中的天然气气体逐渐减低，当反应釜中气体压力稳定到达P后即表明水合物生成反应达到平衡，根据状态方程计算水合物的饱和度； S8、利用矢量网络分析仪(2)测量各个开端同轴线探头(3)处松散砂体的介电常数频谱，取各探头的测量平均值作为最终测量结果； S9、打开高压气瓶(10)和气体控制阀门(11)，给环形空间(6)补充气压至p前，然后关闭气压控制阀门(11)促使水合物进一步生成； S10、重复步骤S7～S9，直到收集到足够的数据或S7中孔隙压力不再减小。 5.根据权利要求4所述的一种含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验方法，其特征在于，根据理想气体方程，反映前后反应釜中的气体分别满足： p前V空＝n前RT (3) p后V空＝n后RT (4) 式中，V空为环形空间的体积，R为理想气体常数，T为设定的温度；p前和p后是反映前后反应釜的压力，n前和n后是天然气物质的量。 6.根据权利要求4所述的一种含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验方法，其特征在于，水合物生成消耗的天然气物质的量为： Δn＝n前-n后 (5) 生成水合物质量为： m＝M·Δn (6) 其中，M为水合物的摩尔质量。天然气水合物密度为ρh，则生成的天然气水合物的体积为继而得到水合物饱和度为：样品含水饱和度为 Sw＝1-Sh (9) 7.根据权利要求4所述的一种含天然气水合物松散沉积体介电常数频谱实验方法，其特征在于， S10中根据公式(1)-(9)计算新生成水合物的体积及饱和度。