[实用新型]一种天然气水合物样品现场测量分析装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及深海探测、能源勘探与信号分析领域，尤其涉及一种天然气水合物探测样品的现场测量分析装置。 

背景技术

天然气水合物又称为“可燃冰”，其存储量极为巨大、能量密度高、分布广且规模大。根据调查，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10％，海底可燃冰的储量够人类使用1000年，因而被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”，全球至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探，我国从1999年起才开始对可燃冰开展实质性的调查和研究，我国可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带，据粗略估算，其资源量分别约为64.97x10^12m³、3.38x10^12m³、12.5x10^12m³和2.8x10^12m³。并且已在南海北部和青海省祁连山永久冻土带取得了可燃冰实物样品。然而，天然气水合物从发现至今虽然已有一百多年历史，但由于天然水合物分布在永冻带和深水区域，复杂的探测和开发条件给这种资源的探测、开发和评价带来巨大困难。 

对于天然气水何物样品分析的研究，目前所采取的手段是先经过深海探测，即将岩心样本采集后通过保压装置储存后运送至海面的探测船进行分析。由于不同地点天然水合物分布面积大小的不同，储层厚度、孔隙度、水合指数和天然水合物饱和度的影响，造成所采集的岩心为“废心”的概率不同，若采集的岩心不符合要求，则必须重新采样，因而会造成采样成本过高。另外，由于天然气水合物分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，所以导致了在开采探测过程中，极为容易由于取样后岩心所处的环境的变化等原因，恢复过程中会产生压缩气体，因此，对天然水合物岩心的测量造成了极大的阻碍。 

为此，我们提出将样品分析装置集成于钻探系统上的解决方案，即天然气水合物样品现场保真分析测量系统主要以海底取芯钻为基础。该系统与“海底钻探系统”结合，对取芯装置所取的水合物进行现场保真分析，鉴别岩心是否为天然气水合物，并对样本 进行实时参数提取，从而既提高采样成功率和物质参数测量的准确性与有效性，同时也降低了成本，扩大了应用市场。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种天然气水合物样品现场测量分析装置，其可对天然气水合物样品做现场非接触式实时分析，结构简单，且准确率高，成本较低，且可重复使用。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种天然气水合物样品现场测量分析装置，该系统包括：钻探平台上依次排列的岩心管库、机械手装置和钻杆库，安装在钻进口两端的X射线接收端和X射线发射端，与钻进口相连的钻探管，以及安装于钻探平台上的控制系统和钻杆给进缸； 

其中，所述的X射线发射端包括：X射线扫描机，第一探测窗与第一抗压密封舱；所述X射线扫描机置于第一抗压密封舱内；所述第一探测窗安装在第一抗压密封舱上；所述的X射线接收端包括：X射线接收机，第二探测窗与第二抗压密封舱；第二探测窗安装在第二抗压密封舱上；所述X射线接收机置于第二抗压密封舱内；第一抗压密封舱和第二抗压密封舱位于钻进口两端。 

所述X射线扫描机及X射线接收端分别与控制系统相连。 

进一步优化的，钻杆给进缸安装在钻探平台上方，钻进口高于钻探平台1～3cm，钻探管连接钻进口且垂直安装在钻探平台下方，钻杆给进缸为钻探管的钻进提供动力，驱动钻探管，岩心管库中的岩心管可由机械手装置的机械手抓取并提出，岩心管高出钻进口的部分不被钻探管包裹。 

进一步优化的，机械手装置提取岩心管时岩心管高出钻进口部分位于第一探测窗和第二探测窗之间。 

进一步优化的，X射线扫描机包括X射线发射源、前准直器、高压发生器、冷却器；X射线接收机包括X射线检测器、后准直器、检测回路、数模转换器；其中，所述控制系统包括主控计算机、操作控制台、监视器和数据存储器。 

进一步优化的，所述前准直器安装在X射线发射源前端，后准直器安装在X射线检测器前端。 

进一步优化的，X射线发射源焦点直径尺寸a与前准直器共同确定了本影区域；X射线发射源总是部分地被前准直器挡住；检测器处于所述本影区域内，同时，岩心管的岩心 放置于本影区域内；本影区域半径、本影区域与射线源焦点尺寸、前准直器窗口宽度、前后准直器距离的约束关系式如下：