[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

说明书

本发明涉及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，该方法包括以下步骤：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；⑶采用不同粒径的砂土作为多孔介质，测算砂样的体积及孔隙度；⑷开展多孔介质内甲烷水合物形成实验；⑸未水合水核磁信号采集，同时获得未水合水的T₂弛豫分布图；⑹未水合水含量计算；⑺计算甲烷水合物的质量；⑻计算甲烷水合物饱和度S_h。本发明基于未水合水这一视角来分析多孔介质水合物形成的动力学变化特征，直接、有效和准确，对于今后天然气水合物矿藏储量的勘探预测、商业性开采及开采技术研发具有重要的理论研究意义。

技术领域

本发明涉及能源与化工领域，尤其涉及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。

背景技术

自然界中水合物赋存区的条件一般比较复杂，多为含天然气水合物沉积物。多孔介质由于具有比表面积大的特征，界面现象极为突出，常表现出很强的界面张力作用和毛细管凝聚作用，使得多孔介质中天然气水合物的形成与自由平面有着极大的差别，因此多孔介质中天然气水合物的生成特性及分布规律也成为了目前天然气水合物的主要研究内容之一。

在过去的几十年间，许多学者对沉积物中水合物生成动力学的问题展开了研究，重点主要集中在多孔介质的类型、多孔介质孔径、孔隙水饱和度和初始温度压力等对水合物生成过程的影响等方面。然而在多孔介质天然气水合物形成过程中，并不是所有的孔隙水都转变成天然气水合物，其中有一部分水并没有形成天然气水合物，这部分孔隙水仍然以液态的形式在多孔沉积物中与水合物、烃类气体保持三相平衡状态，我们称这部分孔隙水为“未水合水”。在大部分多孔介质天然气水合物的实验研究中，都过高地估计了水合物中水分的转化率而忽略了以液相存在的这部分孔隙水，从而造成了水合物储量的评估远高于实际储量。

国外Chuvilin等采用“沉积物中孔隙水-天然气水合物生成气体-块状天然气水合物”体系在0℃以下和0℃以上不同压力下的平衡实验研究方法，配制冰板和沉积物板的组合样品，测量与冰板紧密接触的干燥沉积物板中的平衡相含水量，认为这部分孔隙水为“未形成笼型结构的水分”，即未水合水。

目前，国内对未水合水含量的测定方法都是估算，具体测定方法还是空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种直接、有效和准确的基于核磁信号强度测定水合物中未水合水含量的方法。

为解决上述问题，本发明所述的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℃；