[发明专利]一种基于核磁信号强度测定水合物中未水合水含量的方法

权利要求书

1.一种基于核磁信号强度测定水合物中未水合水含量的方法，包括以下步骤：

⑴采用主要成分为¹H₂O和²H₂O的混合物作为标样，并利用²H₂O构架标样的孔隙度；

⑵建立孔隙度为30%的标样的核磁信号强度随温度变化的关系式：

取10mL孔隙度为30%的所述标样，在0~18℃不同温度条件下采用低场核磁共振仪对所述标样的核磁信号强度进行标定，得到标样核磁信号强度与温度的线性关系式：

M_s=-308.28T +9028.5；

式中：M_s是所述标样的核磁信号强度，无量纲；T是与核磁信号强度对应时刻的温度值，单位℃；

⑶采用不同粒径的砂土作为多孔介质，取干砂样品30g，测算砂样的体积V_s，并且用称重法分别对不同粒径的砂样测定孔隙度；

⑷开展多孔介质内甲烷水合物形成实验：

按照设计的初始含水量m_w配制干砂土和水的混合样品，然后将所述混合样品放入配套温压控制系统的低场核磁共振的反应釜装置中，装好样品后再放入低场核磁共振仪内；反应釜内加入压力为8.45~8.55MPa、纯度为99.99%的甲烷气体，温度设置为先降温后升温到某一定值保持温度不变，进行甲烷水合物的生成过程，并动态采集甲烷水合物形成过程的核磁信号强度；当釜内压力降低至低压值、核磁信号强度也降低至某一定值范围且均保持稳定不变时，甲烷水合物形成过程结束；

⑸未水合水核磁信号采集：

甲烷水合物形过程结束，迅速释放反应釜内剩余甲烷气体后压力降低至0MPa，温度保持不变，此时采集核磁信号强度M_u；同时获得未水合水的T₂弛豫分布图；

⑹未水合水含量计算：

依据核磁共振原理，核磁信号第一回波信号强度与样品中的水分含量成正比的特性，得到未水合水含量的计算公式：

；

式中：m_u是未水合水含量，单位g；M_u是即时采集的未水合水核磁信号强度值；3是标样中含水量，单位g；T是与核磁信号强度对应时刻的温度值，单位℃；

⑺计算甲烷水合物的质量：

；

式中：m_w是所述样品的初始含水量，单位g；（m_w-m_u）是形成甲烷水合物消耗的水分质量，单位g；是甲烷的分子量，是水的分子量，6是甲烷水合物的水合数；

⑻计算甲烷水合物饱和度S_h：

；；

式中：为甲烷水合物的密度0.91g/cm³；为甲烷水合物的体积；为孔隙度。