[发明专利]一种天然气水合物钻探现场岩心气体的采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气水合物钻探现场的气体采集领域，更具体的涉及一种天然气水合物钻探现场岩心中烃类气体的采集方法以及基于此进行的天然气水合物判识方法。

背景技术

天然气水合物是一种高密度（1 m³可释放164 m³的甲烷）的清洁能源，是全球煤、石油、天然气等常规能源资源总和的2倍，已引起全球许多国家的高度关注。原始形态的天然气水合物通常存在于钻探岩心的孔隙或缝隙中，当地下实际存在天然气水合物时，钻井岩心到达地表常温常压下会释放大量的烃类气体。因此，钻探过程中岩心释放气体量的大小，是现场快速判断水合物存在与否的关键参数之一。因此通过收集水合物钻井岩心现场岩心释放的气体量，并结合岩心宏观观察分析即可快速判识水合物是否存在。

经过文献检索，目前国内外天然气水合物钻井岩心气体采集方法，主要有顶空气法和静置排气法。前者主要用于采集岩心（或岩屑）中的气体，后者则用于采集水合物岩心的气体，具体方法如下：

1、顶空气法，具体操作是：将5cm长的岩心样品称重并装入配有隔垫的金属罐中，加水使金属罐与样品之间充满水，上部留有一定的空间位置（100ml），水中加入2.3g的杀菌剂（sodium azide），然后把样品和水密封起来，倒置冷藏及运输，送到实验室后，将冷藏的样品温度恢复到20℃，再行5分钟的高速机械振荡，然后取一定量的容器顶部空间气体（15ml）进行烃成分和同位素分析。该方法采用常温机械振荡方式释放气体，优点是：野外操作简单、快捷；缺点是：（1）随着水合物的分解及气体释放，金属罐内的压力越来越大，抑制了水合物的分解，导致气体释放不完全；（2）分解释放出的烃类气体混入了金属罐顶部预留空间的空气，造成一系列分析误差。

2、静置排水法，具体操作是：选择含量较高且肉眼可见的水合物岩心样品，将其浸没在水下，水合物分解释放的气体，用置换水法将释放出的气体收集到可用瓶塞密封的玻璃容器中，或暂时收集于60ml的塑料注射器内，然后导入专用的玻璃瓶中封存。该方法采用常温下自然静置释放，排水取气，优点是野外操作简单，排除了空气的影响；缺点是：（1）静置自然释放速度较慢；（2）样品分解释放受环境温度影响较大，使得水合物分解程度不一，气体释放量误差较大。

综上所述，现有技术中存在的以上两种方法均具有野外操作简单的优点，但也都具有分解速度慢、效率低、不完全，以及易受环境温度影响等缺点，而且还可能受到空气混入污染的影响，这种现有技术中对岩心释放气体进行采集时存在的这种缺陷，使得现有技术中对天然气水合物的判识也存在着较大的误差，并且不能快速的得到判识。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的不足，提出一种能够快速、准确的采集天然气水合物钻探现场岩心中烃类气体的方法，并通过对该方法采集的气体量和岩心宏观观察分析，从而快速准确的判知钻探现场是否存在天然气水合物。本发明所述的钻探现场岩心释放气体采集方法具备操作简便、工作效率高和采集气体样品质量好等优点。

本发明的具体技术方案如下：

一种天然气水合物钻探现场岩心释放气体的采集方法，所述采集方法通过天然气水合物钻探现场岩心释放气体的专用采集装置实现，所述采集装置包括集气罐、取气室和集气瓶，所述集气罐包括可拆分和密封连接的罐体和罐体盖，所述采集方法包括以下步骤：

步骤一、将钻探现场采集的岩心样品清洗后置于集气罐中，接着使集气罐在取气室的恒温水浴条件下充满饱和盐水并排出其中的空气；

步骤二、选取匹配岩心产气量大小的集气瓶，在所述恒温水浴中充满饱和盐水后，将其瓶口连接于所述集气罐的集气出口；

步骤三、在取气室设定的取气条件下对岩心样品释放气体采集预定的时间，然后在所述恒温水浴下拧紧集气瓶的瓶盖，完成对岩心释放气体的采集。

进一步的根据本发明所述的采集方法，其中所述取气室包括水浴恒温箱，所述水浴恒温箱包括有水槽、集气罐卡槽和温度控制面板，所述水槽内盛有恒温饱和盐水，所述集气罐卡槽设置于所述水槽内，用于固定集气罐，所述步骤一进一步包括以下步骤：

1）、将钻探现场取出的岩心样品清洗后置于集气罐的罐体内，接着将装有样品的罐体浸没于水浴恒温箱的水槽内，并固定于集气罐卡槽中，让罐体内充满饱和盐水，排出空气；

2）、将集气罐的罐体盖完全浸没在水槽内的饱和盐水中，充分排出空气后，在水下将罐体盖扣置在罐体上面，并通过密封圈使罐体盖与罐体密封连接。