[发明专利]低温高压条件下水合物物性联测装置及其测试方法

说明书

本发明公开一种低温高压条件下水合物物性联测装置及其测试方法，装置包括：反应釜、温度控制装置、压力控制装置、物性参数测量装置；反应釜包括：釜体、上釜盖、下釜盖、活塞；温度控制装置包括：冷却水循环机和冷却桶，釜体的外壁被冷却桶包围；压力控制装置包括：气瓶、通过各管线与气瓶连接的减压阀、若干个通过各管线与减压阀连接的调压阀、若干个通过各管线与调压阀连接的电磁阀；物性参数测量装置包括：计算机，与计算机均电性连接的PS波探头、电阻率探头、温度传感器、流量计、定容器、压力传感器。本发明能测量模拟原位地层不同温度、压力、应力条件下的水合物沉积物的孔隙度、渗透率、饱和度和力学静态和动态参数。

技术领域

本发明涉及非常规油气藏工程与岩土工程基础物性测量技术领域，尤其涉及一种低温高压条件下水合物物性联测装置。

背景技术

自然界中天然气水合物储层(矿藏)在低温高压条件下才能维持稳定，其主要分布在深海陆坡、永久冻土带以及一些内陆湖泊的深水沉积物中。现阶段天然气水合物开采多基于打破其相平衡条件，生产时储层中的水合物分解、沉积物骨架改变，导致储层孔隙度、渗透率、饱和度和应力状态发生巨变，从而诱发出砂、井壁失稳、储层沉降等问题，严重影响产能；甚至诱发海底滑坡、重力流和海啸等次生灾害，严重制约天然气水合物的大规模商业开采。

准确测量模拟原位地层低温高压条件下水合物生成，分解全程的孔隙度、渗透率、饱和度、力学的静态、动态物性参数，研究其变化规律和相互关系，是实现天然气水合物可控可采与环境安全的重点。近年来，含水合物沉积物孔隙度、渗透率、饱和度和力学等物性参数的实验测试和研究工作，获得了大量的数据，总体上可分为间接计算和直接测试，但间接计算多基于常规油气、岩土领域的经验公式，直接测量也多为单一影响因素的静态实验测试，对自然状态下赋存于储层中的水合物的原位温度、压力和应力条件，其既是资源也是储层沉积物骨架的组成部分，开采时固态水合物分解为水、气，储层有效应力发生改变的实际情况考虑不足。

因此，为满足天然气水合物资源开发利用的需求，降低开采风险，推进其商业化进程，确有必要设计一种水合物在低温高压条件下的物性联测装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种低温高压条件下水合物物性联测装置及其测试方法，能测量模拟原位地层温度、压力、应力条件下的水合物沉积物的孔隙度、渗透率、饱和度和力学静态和动态参数。

为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：低温高压条件下水合物物性联测装置，包括：反应釜、温度控制装置、压力控制装置、物性参数测量装置；

所述反应釜包括：釜体，分别设于所述釜体顶端、底端的上釜盖和下釜盖，穿过所述下釜盖的活塞；所述釜体的顶端和顶端均开口、有一内置腔体，所述上釜盖和下釜盖分别密封釜体的顶端和底端开口；

所述温度控制装置包括：冷却水循环机和与冷却水循环机连接的冷却桶，所述釜体的外壁被冷却桶包围，为所述反应釜提供所需温度；

所述压力控制装置包括：气瓶、通过各管线与所述气瓶连接的减压阀、若干个通过各管线与所述减压阀连接的调压阀、若干个通过各管线与所述调压阀连接的电磁阀，通过各路管线分别连接所述上釜盖和下釜盖，为所述反应釜中的水合物的形成、分解提供气源和控压；

所述物性参数测量装置包括：计算机，与所述计算机均电性连接的PS波探头、电阻率探头、温度传感器、流量计、定容器、压力传感器，用于孔隙度、渗透率、饱和度、力学参数的测量，所述PS波发射探头设于上釜盖上、PS波接收探头内嵌于活塞顶端，所述电阻率探头和温度传感器设于釜体上，所述流量计、定容器、压力传感器均连接在调压阀与电磁阀之间的各管线上。

进一步地，所述PS波探头包括：PS波发射探头和PS波接收探头，所述PS波发射探头设于上釜盖底部、PS波接收探头内嵌于活塞顶端。