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原文传递一种非成岩水合物粉砂岩芯制作装置及方法

专利名称：	一种非成岩水合物粉砂岩芯制作装置及方法
摘要：	本发明公开了一种非成岩水合物粉砂岩芯制作装置及方法。本实验装置利用粉砂颗粒自沉淀的方法构造岩芯骨架，通过冷冻方式，使孔隙水凝结成冰作为胶结物，提升岩芯强度，经过切割后再低温高压环境使冰转化为水合物，最终形成含水合物的弱胶结岩芯。该岩芯内水合物分解后具有恢复无胶结、低强度、不成岩的特点，能更好的模拟海相水合物层。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国石油大学(华东)
发明人：	张卫东;王飞;赵寿强;王富华;时贤;吕俊杰;许昊苒
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910779075.7
公开号：	CN110470515A
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	266580 山东省青岛市黄岛区长江西路66号
主权项：	1.一套非成岩水合物粉砂岩芯制作装置，主要包括可拆卸颗粒沉淀装置、可拆卸直筒取芯装置、多反应釜水合物生成装置，同时使用到冷库，数控压力机，岩芯切割机，真空干燥箱，变温冰箱。其特征在于：选取颗粒自由沉淀的方式制取岩石骨架，使用可拆卸颗粒沉淀装置进行石英粉砂颗粒沉淀，使用可拆卸直筒取芯装置对非成岩岩石骨架批量取芯，根据岩芯含水量控制岩芯孔隙度，利用急冻冰胶结颗粒的方式令非成岩骨架具有强度并进行标准岩芯尺寸加工，利用高浓甲烷气在低温高压下将岩芯孔隙内的冰转化为水合物。 2.根据权利要求1所述的一套非成岩水合物粉砂岩芯制作装置，其特征在于：可拆卸颗粒沉淀装置，由两个半圆带槽筒、向下固定底座、密封硅胶条组装而成，同时设计了4个水平紧固点和不同侧的2个垂直紧固点，令组装后的各部分间结构密封良好、应力分布合理，且便于拆除，使沉淀取芯后便于清理残余石英砂，方便岩芯取出。 3.根据权利要求1所述的一套非成岩水合物粉砂岩芯制作装置，其特征在于： (1)可拆卸直筒取芯装置，由薄壁取芯筒和向上固定底座组成，多直筒的结构设计，使得在取芯过程中做到一批取9个岩芯，取芯效果好，取得岩芯之间结构差异小； (2)直筒上端设有排气孔，可令取芯过程中直筒上方气体排出； (3)直筒底座间使用螺母固定的设计，令组装拆卸简单，取芯结束后，取下螺母可使薄壁取芯筒脱离向上固定底座，避免薄壁取芯筒在拆卸过程的垂直位移； (4)可拆卸直筒的结构设计，能够提供临时容器为模具将非成岩岩芯塑形并移动，在移动过程保持岩芯形状，便于急冻环境下岩芯形状塑造。 4.根据权利要求1所述的一套非成岩水合物粉砂岩芯制作装置，其特征在于：利用数控压力机进行取芯，可利用电脑准确操控取芯速度以及准确把控结束取芯的时间点。 5.根据权利要求1所述的一套非成岩水合物粉砂岩芯制作装置，其特征在于：制作过程利用了冰箱对饱和水的非成岩岩芯进行了低温急冻，在模具中将岩芯孔隙水急冻成冰的方式，让空隙内的冰作为岩芯的临时胶结剂，提升了岩芯的强度，利于将岩芯加工成标准岩芯尺寸。 6.根据权利要求1所述的一套非成岩水合物粉砂岩芯制作装置，其特征在于：在-20℃冷库中，利用岩芯切割机加工被冰冻的饱和水岩芯，避免了加工过程中非加工面的岩芯融化，降低了加工面因摩擦产生热量对端面的影响。 7.根据权利要求1所述的一套非成岩水合物粉砂岩芯制作装置，其特征在于： (1)多反应釜水合物生成装置，由甲烷气瓶、高压气体流量计、高压反应釜、真空泵利用高压管线连接，各高压反应釜并联连接，便于每个反应釜内压力统一控制； (2)每个反应釜有单独的高压气体流量计监测，有利于收集不同反应釜的各自独立数据。 8.根据权利要求1～7所述的装置实现非成岩水合物粉砂岩芯制作的方法，其特征在于： (1)利用颗粒自由沉淀的方法令岩石骨架制造过程中颗粒间无胶结剂且不受压实作用，制得岩芯具有不成岩、无胶结强度、欠压实的特征； (2)能够通过控制孔隙内水体积在一定范围控制岩芯孔隙度； (3)为了令不成岩岩芯具有可加工性，采取了冷冻塑形的方式； (4)采用低温高压条件下孔隙冰直接转化为孔隙水合物的方法，岩芯骨架由冰胶结转化为水合物胶结，维持了岩芯的强度、骨架结构及加工好的标准形状，水合物分解后岩芯可以恢复无胶结、低强度、不成岩状态； (5)可通过S＝Vi/(V标×φx)随时计算岩芯内生成水合物饱和度； (6)制作完成的水合物岩样为直径25mm，高度50mm。
所属类别：	发明专利