[发明专利]一种利用气体水合物饱和度变化分析沉积物孔隙分布的方法

说明书

技术领域

本发明属于气体水合物地质勘探及资源开发领域，具体涉及到一种利用气体水合物饱和度变化分析沉积物孔隙分布的方法。

背景技术

随着传统化石燃料资源的日益枯竭，天然气水合物的发现无疑是能源领域的巨大突破。自然界中天然气水合物主要分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，给开采和利用带来了巨大困难。对沉积物的粒径分布、沉积构造以及孔隙结构等微观物理性质的精确刻画可以获得可靠的地质数据资料，为天然气水合物勘探开发提供重要数据支撑。

目前常用的分析沉积物的方法有压汞曲线、X射线衍射、薄片鉴定、扫描电镜等方法，这些虽然都能较清楚地识别沉积物的孔隙结构特征。但是由于自然界中天然气水合物沉积物大多为分散状，传统方法测试过程中通常会破坏天然沉积物结构，影响测试精确性。由于水合物在特定温度压力下的相平衡点与沉积物孔隙度之间存在着对应关系，所以利用气体水合物饱和度变化，在不改变沉积物外部形态和内部结构的情况下，研究沉积物孔隙度分布，是一种便捷而有效的方法。

从气体水合物形成过程来看，水合物替代沉积物孔隙中的水，形成水合物沉积层，水合物在孔隙中可能悬浮在流体中，也可能接触或胶结沉积物颗粒。这些微观赋存状态和饱和度变化与岩心粒径及其排列特征具有非常紧密的关系，对沉积物的孔隙结构、渗透率等物性参数具有关键影响，同时也改变了地震波的传播，从而对水合物的地球物理勘探和资源评价具有重要影响。

发明内容

本发明提供了一种利用气体水合物饱和度变化分析沉积物孔隙分布的方法，便于天然气水合物资源的勘探、开采。

本发明通过加压降温，使气体水合物在沉积物里生成。在气体水合物生成后的分解过程中，保持温度不变，采用逐步降低压力方式，促使水合物逐步分解，并利用核磁共振成像(MRI)设备测出各个分解阶段沉积物中水的信号强度及已分解水合物的孔隙分布情况，结合各个分解阶段的温度和压力，确定各个阶段分解的气体水合物占据的孔隙大小和孔隙总量，从而结合核磁共振成像拍摄的图像计算并刻画出沉积物的孔隙分布特征。

本发明的技术方案是：

一种利用气体水合物饱和度变化分析沉积物孔隙分布的方法，将待分析的沉积物放入真空加压饱和装置的岩心室中抽真空，向岩心室里加入去离子水浸泡沉积物，对岩心室施加一定的外压，外压根据沉积物的疏松和致密程度而定，该压力使沉积物能充分吸收去离子水；将吸水饱和的沉积物取出后置于岩心管内，气源、恒温浴、数据采集监控系统均与核磁共振成像连接，将装有沉积物的岩心管置于核磁共振成像中，通入甲烷或者二氧化碳等气体，打开恒温浴，使岩心管内温度降低，根据不同气体设定恒温浴的温度，使气体完全生成气体水合物；待气体水合物在沉积物孔隙中完全生成后，保持岩心管内的温度不变，逐步降压，一部分气体水合物分解；继续降压直到气体水合物完全分解，每次降压0.2MPa，每隔十分钟降一次压；根据气体水合物在不同孔隙半径下的相平衡条件，可以反推出对应分解压力和温度下气体水合物占据的沉积物孔隙尺寸。

根据核磁共振成像记录的各分解阶段沉积物中水的信号强度，经过处理和换算可得到各分解阶段残余水合物的饱和度值，从而能算出已分解气体水合物的孔隙量的百分比，核磁共振成像拍摄的图像同时记录沉积物的孔隙分布位置。

根据各分解阶段的沉积物孔隙大小和孔隙量得到沉积物的孔隙分布频率直方图，将孔隙分布频率直方图与孔隙分布位置图像结合，可以直观看出沉积物的孔隙分布特征。

本发明在不破坏沉积物结构的情况下，利用气体水合物的生成分解过程，能够清楚地识别沉积物内部孔隙度分布特征，并对其进行了定量描述，弥补了直接用核磁共振成像测孔隙度分布分辨率不够的缺点。本方法同样适用于自然界天然气水合物沉积层孔隙分布的测试。沉积物的孔隙结构反映了岩石的微观物理性质，由于其结构十分复杂，如何表征孔隙结构分布特征对认识其渗流机理至关重要，本发明提供的方法，操作简单，便捷有效，在实验室条件下能够有效解决这一问题，同时也为天然气水合物的勘探和开采提供技术理论支持。

附图说明

图1是各个分解阶段孔隙分布位置图。

图2是孔隙分布特征图。

图3是孔隙分布频率直方图。

具体实施方式

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例