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原文传递一种含天然气水合物储层动静加载模拟取样实验系统及实验方法

专利名称：	一种含天然气水合物储层动静加载模拟取样实验系统及实验方法
摘要：	一种含天然气水合物储层动静加载模拟取样实验系统，由载模拟取样系统、气体收集系统、数据采集系统、温度控制系统和供气系统组成，反应釜固定于加载架上，柱状水合物样品置于反应釜内，第一微型振动器固定在支撑座上，支撑座下端的第一传动轴将载荷通过加载配合面传递给下方的第二传动轴，第二传动轴连接模拟取样钻具；压力体积控制器与反应釜底部的进液通道相连，通过控制注入液体的压力控制反应内釜的环境压力；反应釜的排气管道经气液分离器和第一气体流量计后，连接到气体收集模块。本发明可实现压实制样、水合物合成、水合物分解、恒力加载、循环加载等多个功能，从制样到加载取样试验过程中无需样品转移，提高了实验数据的精度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	吴冬宇;贺勇;张绍和;张鑫鑫
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910378223.4
公开号：	CN110146345A
代理机构：	广州市红荔专利代理有限公司
代理人：	吝秀梅
分类号：	G01N1/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种含天然气水合物储层动静加载模拟取样实验系统，其特征在于：由载模拟取样系统、气体收集系统、数据采集系统、温度控制系统和供气系统组成，其中水合物加载模拟取样系统由反应釜、加载架、第一气泵、第二气泵、第一微型振动器、第二微型振动器、支撑座、第一传动轴、第二传动轴和模拟取样钻具组成，反应釜固定于加载架上，柱状水合物样品置于反应釜内，第一微型振动器固定在支撑座上，支撑座下端的第一传动轴将载荷通过加载配合面传递给下方的第二传动轴，第二传动轴连接模拟取样钻具，模拟取样钻具钻入柱状水合物样品进行模拟取样；第二微型振动器固定于加载架上，产生的振动载荷经由加载架传递到反应釜内部，第一气泵和第二气泵分别与第一微型振动器、第二微型振动器相连并作为微型振动器的动力源；压力体积控制器与反应釜底部的进液通道相连，通过控制注入液体的压力控制反应内釜的环境压力；气体收集系统包括气液分离器、第一气体流量计和气体收集模块，反应釜的排气管道经气液分离器和第一气体流量计后，连接到气体收集模块；温度控制系统为二级恒温控制，整个系统置于步入式恒温箱中，空气浴控温由步入式恒温箱完成，体积较小的低温恒温槽与反应釜相连，用于辅助调温，确保试验过程中温度的恒定；数据采集系统的数据采集仪分别与微型温度传感器、PT100传感器和微型孔压传感器连接，微型孔隙水压力传感器安置于柱状水合物样品侧壁面，用于监测试验过程中的孔隙水压力的动态变化；PT100温度探针用于监测反应釜内环境温度；微型温度传感器分层置于柱状水合物样品内部；供气系统由气瓶，控制阀，第二气体流量计及气体连接管道组成，气瓶中的气体经过控制阀和气体流量计后进入反应釜底部的进气通道。 2.如权利要求1所述的一种含天然气水合物储层动静加载模拟取样实验系统，其特征在于，加载架一侧配有不同重量的砝码用于静力加载。 3.如权利要求1或2所述的一种含天然气水合物储层动静加载模拟取样实验系统的实验方法，其特征在于由下以步骤组成： (1)先进行气密性检查和反应釜清洗准备工作：向反应釜内通入气体后关闭进气管路和阀门，观察压力表读书变化，或将肥皂水沿着管路、交界处进行涂抹，观测是否存在泄漏现象；检查完气密性后用去离子水对反应釜进行反复清洗，随后烘干密封； (2)将用于制备含水合物人工储层的湿石英颗粒和细粒黏土分层填入反应釜，置于加载架一侧的砝码借由加载架施加静力载荷，实现柱状水合物样品的分层压实制样；在柱状水合物样品每一层段内埋入一个微型温度传感器，柱状样品侧壁面安置有孔压传感器，所有传感器数据均由数据采集仪进行收集； (3)调节好步入式恒温箱和低温恒温槽的温度并保持恒定，通入气体制取柱状水合物样品，直至压力不再变化，静置1h并打开气液分离器； (4)使用真空泵抽真空，将管路中的气体排净，采用抽气饱和法使土样饱和； (5)在密封好的柱状水合物样品周围注入液体排除反应釜内气体，使用压力体积控制器施加围压，随后开展模拟取样试验；调节气泵输出参数控制微型振动器的冲击频率和冲击力，位于支撑座上的第一微型振动器提供高频或超高频的小幅振动，产生的动载荷经由第一、第二传动轴传递给柱状水合物样品；位于加载架一侧的第二微型振动器用于提供冲击功相对较大的动载荷，第二微型振动器上方位于加载架上的砝码则用于提供恒定的轴向力；加载过程中柱状水合物样品分解释放的气体在经由气液分离器、气体流量计后，再由气体收集模块进行收集。 4.如权利要求3所述的含天然气水合物储层动静加载模拟取样实验系统的实验方法，其特征在于：所述的第一微型振动器的加载为高频或超高频加载，频率为：10～5000Hz。
所属类别：	发明专利