结合CT技术测量海域泥质粉砂储层结构变化的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了结合CT技术测量海域泥质粉砂储层结构变化的装置和方法，包括由无磁材料制作的空心透明反应管和封闭两端堵头构成的夹持器；用于盛装测试样品的驱动介质的供料装置；连接供料装置和一端的堵头的连接器；连接另一端的堵头的测量装置；具备对所述夹持器进行扫描用的检测空间的CT装置；获取测量过程的数据并实时分析测量数据，同时输出相应测量结果的控制系统。本发明专利技术使夹持器小型化，同时利用无磁材料制作反应管，既可以满足实验时的观察要求，又可以放置在CT装置中进行扫描，从而得到不同压力下样品的运移情况图像，为开采地层下天然气水合物采用何种参数提供了有力的支持，相比现有技术中仅凭理论对开采结果进行推断的方式更加清楚和可靠。

【技术实现步骤摘要】
结合CT技术测量海域泥质粉砂储层结构变化的装置和方法
本专利技术涉及地质领域，特别是涉及一种通过CT能够测量到存储天然气水合物的海域泥质粉沙多孔介质微粒在驱动介质下运移过程的装置。
技术介绍
存储天然气水合物的海域泥质粉砂储层具有未固结、渗透率低、孔隙吼道结构空间上迂曲度大、配位数少等诸多特点。一般的天然气水合物储层的海底泥质粉砂沉积物中值粒径在2.60-28.96μm之间，中值粒径均值12μm，矿物主要由长英质(53％)、碳酸盐矿物(16％)和粘土矿物(26％-30％)组成，粘土矿物含量高，以蒙脱石、伊利石为主，束缚水饱和度大于65％。该套储层不同程度存在着非常细小的微粒，以松散的颗粒形式处于孔壁或颗粒的内表面上，会伴随流体在多孔介质中运移而在孔隙变窄处(喉道)堆集、堵塞，使储层渗透性大幅降低，而渗透率的大小直接决定单井日产量高低。然而，鉴于该套泥质粉砂储层无骨架的特殊性，同行业内实验室中使用的常规岩心夹持器均不能填装此类样品，又由于该套储层多孔介质微粒粒径极低，常规实验方法无法有效观察到泥质粉砂微粒运移后的微粒分布规律，对有效开展多孔介质流速敏感性实验，以及了解、掌握储层内多相流体的渗流特性及渗透率变化规律带来极大挑战。因此，研发可观察泥质粉砂在储层中运移过程的测量装置，可以尝试性的开展海域水合物多孔介质微粒运移测量实验，掌握不同驱替压力和流体流量条件下多孔介质微粒运移规律、微观结构变化过程以及渗透变化特征等多方面的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种通过CT能够测量到海域泥质粉沙多孔介质微粒在驱动介质下运移过程的装置。特别地，本专利技术提供结合CT技术测量海域泥质粉砂储层结构变化的装置，包括：夹持器，包括无磁材料制作的空心透明反应管，密封反应管两端开口的堵头，堵头上设置有连通反应管内部的通孔，所述反应管的体积至少能够放置在CT装置的检测空间内；供料装置，用于盛装测试样品的驱动介质；连接器，连接所述供料装置和一端的堵头，以控制驱动介质输入反应管；测量装置，连接另一端的堵头，用于测量反应管内排出的驱动介质量；CT装置，具备对所述夹持器进行扫描的检测空间，用于获取所述反应管内驱动介质经过样品时样品的变化状态图；控制系统，获取测量过程的数据并实时分析测量数据，同时输出相应测量结果。在本专利技术的一个实施方式中，所述堵头包括空心的介质接头和金属密封管，所述介质接头包括无磁材料一体制成的限制段和输入段，所述限制段的外径小于或等于所述反应管的内径，所述输入段的直径大于所述反应管的外径，所述限制段插入所述反应管内部后被所述输入段挡住，所述金属密封管密封安装在所述反应管与所述输入段的连接处，所述通孔设置在所述输入段上；两个所述限制段之间的间隔距离为放置测量样品的空间。在本专利技术的一个实施方式中，所述反应管的两端分别设置有外螺纹和安装密封圈的环形凹圈；所述金属密封管朝向所述限制段的一端设置有与所述反应管拧接的内螺纹，另一端为直径小于内螺纹段直径的滑动通道，在所述输入段靠近所述限制段的端部设置有外凸的限位圈，套在所述介质接头上的所述金属密封管被所述限位圈限制不能向限制段方向滑动，同时所述输入段上安装有限制所述金属密封管退出的C形卡。在本专利技术的一个实施方式中，在放置所述样品的空间中安有调节空间大小的无磁调节管，所述调节管的外径等于或小于所述反应管的内径，调节管的内部设置有供驱动介质通过的通道，在所述调节管与样品接触的端面上设置有分流驱动介质的导流槽。在本专利技术的一个实施方式中，所述反应管、介质接头和调节管由无磁的聚酰亚氨材料制成。在本专利技术的一个实施方式中，所述限制段靠近放置样品一端的外圆周上设置有径向密封圈。在本专利技术的一个实施方式中，在两个所述限制段靠近样品的一端分别依次放置有隔绝样品通过的金属网和滤纸，所述金属网和滤纸的目数至少要小于样品的粒度。在本专利技术的一个实施方式中，所述测量装置包括电子天平，和盛装排出驱动介质的容器，所述堵头通过管路与所述容器连接。在本专利技术的一个实施方式中，所述供料装置包括提供气体或液体的储料罐，调节所述储料罐输出压力的调节器，容纳驱动介质的液罐，液罐的输入端与调节器连接，输出端与所述连接器连接，所述调节器根据测量要求压力调节所述供料装置输出的气体或液体进入所述液罐，推动所述液罐内的驱动介质经所述连接器后进入所述反应管，所述连接器上设置有分别连接气源和液源的两个输入接口，一个共用输出接口，同时通过线路向所述控制系统输出当前驱动介质的输入量和压力值。在本专利技术的一个实施方式中，所述介质接头的输入段远离限位段的一端安装有固定座，所述固定座的底面设置有容纳所述CT装置的放置座的容纳槽，在所述固定座的径向周边设置有可向轴心线方向拧动的调节螺丝，以将所述固定座与所述放置座固定。在本专利技术的一个实施方式中，提供一种测量海域泥质粉砂储层结构变化的装置的测量方法，包括如下步骤：步骤100，根据测试要求选择相应量的样品，再放置入无磁材料制作的小型反应管内，由两端的堵头调节并限制样品的放置位置，然后连接各测试设备，使反应管位于CT装置的检测空间内；步骤200，由控制系统先获取测量前的各种初始数据，并选择测试压力和测试流量，再打开液罐在设定压力下向反应管内以指定流量开始注入蒸馏水，记录测量装置上经过样品后排出的蒸馏水量，根据单位时间内排出的蒸馏水量计算出蒸馏水经过样品后时的渗透率；步骤300，当测量装置接收的蒸馏水流速不再变化时，暂停实验并保持反应管内当前状态为静止，然后由CT装置利用射线源对反应管中的样品进行圆周360度扫描，获取并保存此次扫描的样品图像，然后继续实验；步骤400，继续实验时，改变当前的测试压力，再重复步骤200和步骤300，直至达到预定的实验次数，然后对每次扫描获取的图像进行数据总结，得到当前样品在不同压力和流量时的微粒运移状况，从而给出相应地层实际开采天然气水合物时需要满足的条件。在本专利技术的一个实施方式中，所述改变当前的测试压力的标准是根据压力梯度的变化进行改变的，具体的初始测试压力为10kpa，然后每次实验时的测试压力依次为30kPa、50kPa、75kPa、100kPa。在本专利技术的一个实施方式中，所述样品放置在反应管内时需要与反应管的内壁面贴紧，以防止实验时蒸馏水由两者的接触处流过。在本专利技术的一个实施方式中，所述当前样品在不同压力和流量时的微粒运移状况为：由泥质粉砂构成的岩储层样品随驱替时间的增加，渗透率变差存在于每个驱替时刻，最终形成增加近井周围渗流阻力的泥饼，特性是低压区间稳产时间长，且地层能量在高压区有明显的衰减趋势。在本专利技术的一个实施方式中，计算渗透率时，先测量出当前的流速，再通过下述公式即可得到渗透率：其中，ΔP为压差，Q为流速，μ为注入液的粘度，l为岩心的长度，A为岩心的横截面积，K为渗透率。本专利技术使夹持器小型化，同时利用无磁材料制作反应管，既可以满足实验时的观察要求，又可以放置在CT装置中进行扫描，从而得到不同压力下样品的运移情况图像，为开采地层下天然气水合物采用何种参数提供了有力的支持，相比现有技术中仅凭理论对开采结果进行推断的方式更加清楚和可靠。附图说明图1是本专利技术一个实施方式的测量装置连接示意图；图2是图1中夹持器的具体结构示意图；图3是本专利技术一个实施方式的样品在实验过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.结合CT技术测量海域泥质粉砂储层结构变化的装置，其特征在于，包括：夹持器，包括无磁材料制作的空心透明反应管，密封反应管两端开口的堵头，堵头上设置有连通反应管内部的通孔，所述反应管的体积至少能够放置在CT装置的检测空间内；供料装置，用于盛装测试样品的驱动介质；连接器，连接所述供料装置和一端的堵头，以控制驱动介质输入反应管；测量装置，连接另一端的堵头，用于测量反应管内排出的驱动介质量；CT装置，具备对所述夹持器进行扫描的检测空间，用于获取所述反应管内驱动介质经过样品时样品的变化状态图；控制系统，获取测量过程的数据并实时分析测量数据，同时输出相应测量结果。

【技术特征摘要】
1.结合CT技术测量海域泥质粉砂储层结构变化的装置，其特征在于，包括：夹持器，包括无磁材料制作的空心透明反应管，密封反应管两端开口的堵头，堵头上设置有连通反应管内部的通孔，所述反应管的体积至少能够放置在CT装置的检测空间内；供料装置，用于盛装测试样品的驱动介质；连接器，连接所述供料装置和一端的堵头，以控制驱动介质输入反应管；测量装置，连接另一端的堵头，用于测量反应管内排出的驱动介质量；CT装置，具备对所述夹持器进行扫描的检测空间，用于获取所述反应管内驱动介质经过样品时样品的变化状态图；控制系统，获取测量过程的数据并实时分析测量数据，同时输出相应测量结果。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述堵头包括空心的介质接头和金属密封管，所述介质接头包括无磁材料一体制成的限制段和输入段，所述限制段的外径小于或等于所述反应管的内径，所述输入段的直径大于所述反应管的外径，所述限制段插入所述反应管内部后被所述输入段挡住，所述金属密封管密封安装在所述反应管与所述输入段的连接处，所述通孔设置在所述输入段上；两个所述限制段之间的间隔距离为放置测量样品的空间。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述反应管的两端分别设置有外螺纹和安装密封圈的环形凹圈；所述金属密封管朝向所述限制段的一端设置有与所述反应管拧接的内螺纹，另一端为直径小于内螺纹段直径的滑动通道，在所述输入段靠近所述限制段的端部设置有外凸的限位圈，套在所述介质接头上的所述金属密封管被所述限位圈限制不能向限制段方向滑动，同时所述输入段上安装有限制所述金属密封管退出的C形卡。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在放置所述样品的空间中安有调节空间大小的无磁调节管，所述调节管的外径等于或小于所述反应管的内径，调节管的内部设置有供驱动介质通过的通道，在所述调节管与样品接触的端面上设置有分流驱动介质的导流槽。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述反应管、介质接头和调节管由无磁的聚酰亚氨材料制成。6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述限制段靠近放置样品一端的外圆周上设置有径向密封圈。7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在两个所述限制段靠近样品的一端分别依次放置有隔绝样品通过的金属网和滤纸，所述金属网和滤纸的目数至少要小于样品的粒度。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量装置包括电子天平，和盛装排出驱动介质的容器，所述堵头通过管路与所述容器连接。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供料装置包括提供气体或液体的储料罐，调节所述储料罐输出压力的调节器，容纳驱动介质的液罐，液罐的输入端与调节器连接，输出端与所述连接器连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦绪文，叶建良，邱海峻，陆程，马超，李占钊，孙晓晓，王静丽，耿澜涛，张渴为，刘纪勇，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：广东,44