[实用新型]基于小尺度水合物样品的超声与X-CT联合探测模拟实验系统

说明书

本实用新型公开基于小尺度水合物样品的超声与X‑CT联合探测模拟实验系统，包括X射线可穿过的高压反应釜模块、温度控制模块、压力控制模块、声学测量模块、CT扫描成像模块和数据采集模块；在高压反应釜的上密封端盖处预留出一条热电偶通道和热电偶布设导管接口，利用热电偶布设导管接口将热电偶布设导管与上密封端盖焊接为一体，保证其密封性，使用时将热电偶从热电偶通道伸入热电偶布设导管内，能更为准确地得到反应釜内温度的变化特征，可对同一水合物样品同时进行X‑CT扫描成像和声波探测，实现对水合物的空间分布和声学特性相应关系的探讨，由于形成水合物样品的尺寸更小，能更好地避免沉积物颗粒较细时对探测结果的影响，实验过程中测得的温度数据也更为准确。

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，具体涉及一种基于小尺度水合物样品的超声与X-CT联合探测模拟实验系统。

背景技术

天然气水合物充填在沉积层的孔隙中，其在储层中的微观分布能有效地改变水合物储层的固结性质和声学特性；超声探测由于其精度高、实验简单，广泛应用于岩石物性的实验中，实验室内针对含水合物储层进行声学探测模拟的技术和设备已经较为成熟。然而，由于声学探测技术只能对模拟的不透明沉积物中的水合物进行测试，无法形成直观的图像；通过X-CT技术则能够直观、准确、定量地观察含水合物沉积物的内部构造、水合物含量和形态。

限于温度传感器等管线布设尺寸的制约，目前所采用X-CT扫描与声学联合探测的水合物样品尺寸较大，实验室样品腔的最小设计尺寸至少为直径25mm，高度50mm，超声波换能器的尺寸为直径15mm，高度20mm；尺寸越大，测量结果分辨率越低，精度不高，且由于反应系统尺寸的限制，温度传感器无法直接安装在反应釜内，反应过程中测得的温度数据与实际有所偏差。

因此，为了得到相同实验条件下同一水合物样品分辨率更高、温度数据更准确的X-CT扫描与声学探测结果，研制一套小尺度下水合物样品的超声与X-CT联合探测模拟实验系统，使其能够探测水合物生成和分解过程对样品声学特性的影响，并且能够实时观测反应体系中水合物、水、气和沉积物空间的分布动态等特征，得到分辨率更高，更为精准的实验数据，对确立水合物微观分布与其储层的基础物性参数之间的定量关系具有重要参考价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决由于尺寸的问题，实验室内水合物超声与X-CT联合探测结果分辨率不高，温度数据不准确的问题，提出了一种基于小尺度水合物样品的超声与X-CT联合探测模拟实验系统，以提高对同一水合物样品的测试精确度，降低温度误差对结果分析带来的影响，为探明自然条件下天然气水合物赋存状态的地球物理性质提供依据。

本实用新型的技术方案是：一种基于小尺度水合物样品的超声与X-CT联合探测模拟实验系统，包括高压反应釜模块，数据采集模块以及分别与高压反应釜模块相连的温度控制模块、压力控制模块和声学测量模块，高压反应釜模块设置在CT扫描成像模块内部，声学测量模块设置在高压反应釜模块的两端；

所述高压反应釜模块包括承压筒和反应筒，承压筒用以供水合物生成，反应筒设置在承压筒的外侧；承压筒的上下两端对应的设置有上密封端盖和下密封端盖；

所述上密封端盖处设置有热电偶通道和气液进出口，气液进出口与压力控制模块相连，热电偶通道的底端设置有热电偶布设导管接口，通过热电偶布设导管接口将热电偶布设导管与上密封端盖固定为一体，保证其密封性，使用时将热电偶从热电偶通道伸入热电偶布设导管内，通过对热电偶的安装方式，以及其位置和流体的进出通道进行改进设计，实现更小尺度设计，且能够更为准确地得到反应釜内温度的变化特征。

进一步的，所述上密封端盖和下密封端盖外侧均设有螺纹，用于和反应筒的螺纹连接，并通过密封圈密封。

进一步的，所述承压筒的内径不大于20mm，高度不高于35mm。

进一步的，所述热电偶布设导管接口的内径大于热电偶通道的内径，热电偶通道的内径不大于2mm，热电偶布设导管接口的内径不大于3.2mm。