[实用新型]针对大尺寸水合物沉积物的低频声学实验装置

说明书

本实用新型公开一种针对大尺寸水合物沉积物的低频声学实验装置，所述实验装置包括高压反应釜、温度控制模块、压力控制模块、声波测量模块和数据测量与处理模块。该探测装置的研制能够模拟环境压力、温度、沉积物类型等条件，合成不同类型的天然气水合物储层，并通过低频声波震源发射低频率声波，采用声波测试仪探测水合物沉积物储层的纵横波，获得不同类型水合物储层声波速度特征。采用同野外样品探测频率接近的低频声波探测，对正确理解自然界中天然气水合物的声波响应特征，建立准确的水合物饱和度与其储层的声波参数之间的定量关系具有重要意义。

技术领域

本实用新型属于海洋天然气水合物资源勘探开发工程技术领域，具体涉及一种针对大尺寸水合物沉积物的低频声学实验装置。

背景技术

天然气水合物是当今自然界一种非常重要的潜在能源，地球物理勘探仍是目前较为重要的天然气水合物勘探方法，其中声波探测就是其中较为重要的探测方法。实验室内针对含水合物沉积物的声学特性也进行了系列的模拟探测实验，获得了一定的认识。但是受实验样品尺寸的限制，实验室内进行的大多为高频超声波探测。而实际情况是，在低频范围内的测量更贴合野外现场实际测量。

目前，实验室内进行含水合物沉积物声学探测的实验装置有多种，如实用新型专利CN201749073U公开了一种水合物声学特性测试装置，以探测实验样品中水合物的饱和度和声学特性参数；实用新型专利CN202676695U公开了一种用于含水合物沉积物速度剖面结构特性研究的实验装置，该装置将声学探测从一层拓展到四层。实用新型专利CN202661164U公开了一种海底气体运移与水合物形成的声学响应特征模拟实验装置，实现不同气体通量水合物形成的声学响应特征研究。但是，现有的天然气水合物声学探测模拟实验装置主要存在两方面缺陷，一是实验样品尺寸较小，二是实验使用高频率的超声波探测，同野外低频率探测存在差异。

因此，为满足天然气水合物资源勘探和开发的需求，必须从水合物样品尺寸和声波探测频率方面对现有声学测试装置和方法做完善或改造，研制一套能在实验室内进行含水合物沉积物低频声波探测的实验装置，同更接近野外样品的探测频率，对正确理解自然界中天然气水合物的声波响应特征，建立准确的水合物饱和度与其储层的声波参数之间的定量关系具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型方案为解决实验室内水合物声学探测频率较高，与野外现场实际测量不相符的问题，提出一种含水合物沉积物低频声学探测的实验装置及测试方法，为实验室内与野外探测的天然气水合物样品的声学特征之间关系的建立提供新思路。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种针对大尺寸水合物沉积物的低频声学实验装置，包括高压反应釜、温度控制模块、压力控制模块、声波测量模块和数据测量与处理模块，高压反应釜底部设有放空口和流体进出口：

所述高压反应釜的高度不低于1000mm，高压反应釜釜体上设有与数据测量与处理模块相连的温度传感器、压力传感器和低频声波探头；

所述声波测量模块包括声波参数测试仪和低频声波探头，声波参数测试仪通过通讯数据线与低频声波探头相连，低频声波探头位于生成内筒的上下两端。

进一步的，所述低频声波探头上还设有声波探头顶杆，用于压紧生成内筒里的水合物样品。

进一步的，所述高压反应釜包括外筒和生成内筒，生成内筒侧壁布设有多层筛孔，用于气体呈立体式向反应釜内筒扩散气体，生成内筒的内壁铺设有防水透气膜，既能透过外部气体，又能阻止内部沉积物水分向外扩散流出。

进一步的，所述低频声波探头发出声波频率为500Hz-5kHz的低频信号。

进一步的，由于反应釜体纵向较高，为了更好监测水合物在空间的生成状态，所述温度传感器沿高压反应釜纵向均匀设置有多组。