[发明专利]水合物饱和度测量装置、系统及方法

权利要求书

1.一种水合物饱和度测量装置，其特征在于，包括反应釜、搅拌器、用于测量溶解于水合物中的气体浓度的红外光纤探头以及用于测量水合物的电阻率的电阻率探头组件；所述反应釜包括反应釜本体，所述反应釜本体包括外壳和绝缘内胆，所述外壳与所述绝缘内胆之间形成有用于存储水合物的环形空间；所述电阻率探头组件和所述红外光纤探头均安装在所述外壳上，且所述电阻率探头组件和所述红外光纤探头均穿过所述环形空间并伸入所述绝缘内胆中；所述搅拌器连接所述反应釜本体，且所述搅拌器的输出端穿过所述外壳并伸入所述环形空间内。

2.根据权利要求1所述的水合物饱和度测量装置，其特征在于，所述水合物饱和度测量装置还包括第一调节旋钮和第二调节旋钮；所述电阻率探头组件通过所述第一调节旋钮安装在所述外壳上，且所述第一调节旋钮用于调节所述电阻率探头组件伸入所述环形空间的第一深度；所述红外光纤探头通过所述第二调节旋钮安装在所述外壳上，且所述第二调节旋钮用于调节所述红外光纤探头伸入所述环形空间的第二深度。

3.根据权利要求1所述的水合物饱和度测量装置，其特征在于，所述水合物饱和度测量装置还包括安装在所述外壳远离所述绝缘内胆的端面上的控温夹套；所述控温夹套包括用于冷却液流动的冷却通道以及均连通所述冷却通道的冷却液入口和冷却液出口。

4.根据权利要求3所述的水合物饱和度测量装置，其特征在于，所述冷却液出口的高度高于所述冷却液入口的高度。

5.根据权利要求1所述的水合物饱和度测量装置，其特征在于，所述外壳上设有均连通所述环形空间的液体进出口和气体进出口；所述气体进出口设置在所述反应釜本体的上端；所述液体进出口设置在所述反应釜的下端。

6.根据权利要求1所述的水合物饱和度测量装置，其特征在于，所述绝缘内胆的外壳上覆设有绝缘层。

7.一种水合物饱和度测量系统，其特征在于，包括控制器和权利要求1至6任一项所述的水合物饱和度测量装置；所述所述电阻率探头组件以及所述红外光纤探头连接所述控制器；

所述控制器用于：

获取通过所述电阻率探头组件测得的所述环形空间内存储的水合物的电阻率，将所述电阻率输入预设的第一饱和度模型，并获取所述第一饱和度模型输出的第一饱和度；所述第一饱和度是指所述水合物的总饱和度；

获取通过所述红外光纤探头测得的溶解于所述水合物中的气体浓度，将所述气体浓度输入预设的第二饱和度模型，并获取所述第二饱和度模型输出的第二饱和度；所述第二饱和度是指溶解在所述水合物中的气体的饱和度；

获取所述第一饱和度和所述第二饱和度之间的饱和度差值，并将所述饱和度差值记录为所述水合物的实际饱和度。

8.一种权利要求1至6任一项所述的水合物饱和度测量装置的水合物饱和度测量方法，其特征在于，包括：

获取通过所述电阻率探头组件测得的所述环形空间内存储的水合物的电阻率，将所述电阻率输入预设的第一饱和度模型，并获取所述第一饱和度模型输出的第一饱和度；所述第一饱和度是指所述水合物的总饱和度；

获取通过所述红外光纤探头测得的溶解于所述水合物中的气体浓度，将所述气体浓度输入预设的第二饱和度模型，并获取所述第二饱和度模型输出的第二饱和度；所述第二饱和度是指溶解在所述水合物中的气体的饱和度；

获取所述第一饱和度和所述第二饱和度之间的饱和度差值，并将所述饱和度差值记录为所述水合物的实际饱和度。

9.根据权利要求8所述的水合物饱和度测量方法，其特征在于，所述第一饱和度模型为：

其中，S₁为第一饱和度；R₀为完全水饱和的地层电阻率；R_t为所述水合物的电阻率；n为经验参数。

10.根据权利要求8所述的水合物饱和度测量方法，其特征在于，所述第二饱和度模型为：

其中，S₂为第二饱和度；N为水合物的水合物数；M为水合物的理论相对分子质量；ρ为水合物的密度；V₀为完全水饱和时的水的体积；n_g为溶解于水合物中的气体浓度。