[发明专利]一种沉积物结构变化的可视实验装置及模拟方法

说明书

本发明实施例公开了一种沉积物结构变化的可视实验装置，包括反应釜、分别与所述反应釜连接的状态调节系统和CT扫描系统，在所述反应釜内安装有数据采集系统，且所述数据采集系统通过处理器与状态调节系统反馈连接；所述反应釜包括均为无磁透明空心的外管和内管，所述内管与所述外管之间设有间隔，在所述间隔内通过电动变焦杆安装有CCD相机支架，所述CT扫描系统包括外置的CT成像装置和若干根设置在内管的磁性校准杆，所述磁性校准杆设置有磁性标识条；本发明通过综合应用CT扫描和动态摄像，将整个实验过程全部纳入观察的范围内，而且在实验过程中能够随时调整和监控水合物的反应过程，精确获取不同应力作用下水合物的变化过程。

技术领域

本发明涉及地质领域，特别是涉及利用工业级CT对沉积物中水合物合成分解进行定量观测，以探究水合物降压/升温开采过程中储层微观结构变化及对宏观物性影响的可视化实验装置及模拟方法。

背景技术

我国广阔的管辖海域蕴藏着巨大的水合物资源前景。天然气水合物由于具有能量密度高、分布广、规模大、埋藏浅、成藏物化条件优越，且产出的天然气能满足能源、经济、环境和效率需要等特点，是国际公认的最具商业开发前景的新型清洁能源，也是石油天然气最理想的接替能源。开展天然气水合物试采对保障国家能源安全具有重大战略意义。

南海水合物储集于无固结泥质粉砂岩储层中，其特性决定了在压力降低过程中，水合物分解易导致沉积层的沉降变形，甚至剪切破坏，造成井底砂堵等一系列工程问题。同时，储层结构变化进一步影响储层孔隙度及渗透率性质，直接影响水合物分解气、水的产出。因此对于水合物分解过程沉积物的结构变化研究是水合物降压开采过程重要部分。目前，对于水合物泥质粉沙储层的结构变化的研究较少，对于水合物储层的渗透率研究中多忽略了储层在有效应力对沉积物造成的结构改变。在用于可视化的研究储层结构变化的实验装置及实验方法领域几乎一片空白。因此，研发可观察泥质粉砂储层在水合物分解过程中储层结构变化的测量装置，可以尝试性的开展海域水合物储层结构变化导致的储层渗透率孔隙度变化的测量实验，掌握不同应力条件下水合物分解过程储层微观结构变化过程以及渗透变化特征等多方面的信息。

发明内容

本发明的目的是要提供一种涉及利用工业级CT对沉积物中水合物合成分解进行定量观测，以探究水合物降压/升温开采过程中储层微观结构变化及对宏观物性影响的可视化实验装置及可视化实验模拟方法。

特别地，本发明提供一种天然气水合物分解过程中沉积物结构变化的可视实验装置，包括反应釜、分别与所述反应釜连接的状态调节系统和CT扫描系统，在所述反应釜内安装有数据采集系统，且所述数据采集系统通过处理器与状态调节系统反馈连接；

所述反应釜包括均为无磁透明空心的外管和内管，所述内管与所述外管之间设有间隔，所述间隔内设置有若干个均匀分布的点状支撑座，在点状支撑座之间通过减振硅胶垫绕着内管表面设置有若干个安装凹槽，在每个所述安装凹槽上均设置有CCD相机支架，所述CCD相机支架上安装有电动变焦杆；

所述CT扫描系统包括外置的CT成像装置和若干根设置在内管的磁性校准杆，若干根所述磁性校准杆以内管的初始位置为零点均匀分布在内管的内壁，且位于不同位置上的磁性校准杆按照与零点转动的角度设置不同长度和不同磁性强度的磁性标识条。

在本发明的一个实施方式中，所述外管两端分别设置有内置连接通道的上安装座和下安装座，所述内管的两端分别设有带有空心通道的上接头和下接头，所述上接头和下接头分别与所述上安装座和下安装座对应连接将内管固定所述外管的内部。

在本发明的一个实施方式中，所述上安装座和下安装座分别设置有带外螺纹的插头，所述外管通过两端的内螺纹拧在所述插头上，在所述插头上设置有内螺纹孔，所述上接头和下接头的一端分别通过外螺纹拧在所述插头的内螺纹孔中，所述上接头和下接头的另一端分别密封插入所述内管的两端内，所述上接头和下接头之间的内管空间为样品的反应空间。