低温高压条件下水合物物性联测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种低温高压条件下水合物物性联测装置，装置包括：反应釜、温度控制装置、压力控制装置、物性参数测量装置；反应釜包括：釜体、上釜盖、下釜盖、活塞；温度控制装置包括：冷却水循环机和冷却桶，釜体的外壁被冷却桶包围；压力控制装置包括：气瓶、通过各管线与气瓶连接的减压阀、若干个通过各管线与减压阀连接的调压阀、若干个通过各管线与调压阀连接的电磁阀；物性参数测量装置包括：计算机，与计算机均电性连接的PS波探头、电阻率探头、温度传感器、流量计、定容器、压力传感器。本实用新型专利技术能测量模拟原位地层不同温度、压力、应力条件下的水合物沉积物的孔隙度、渗透率、饱和度和力学静态和动态参数。

A device for measuring hydrate physical properties at low temperature and high pressure

The utility model discloses a hydrate physical property joint measuring device under the condition of low temperature and high pressure, the device comprises a reaction kettle, a temperature control device, a pressure control device and a physical property parameter measuring device; the reaction kettle comprises a kettle body, an upper kettle cover, a lower kettle cover and a piston; the temperature control device comprises a cooling water circulator and a cooling barrel, the outer wall of the kettle body is surrounded by a cooling barrel; the pressure control device It includes: gas cylinder, pressure reducing valve connected with gas cylinder through various pipelines, pressure regulating valve connected with pressure reducing valve through various pipelines, and solenoid valve connected with pressure regulating valve through various pipelines; physical parameter measuring device includes: computer, PS wave probe connected with computer's equalizing property, resistivity probe, temperature sensor, flowmeter, constant vessel and pressure sensor. The utility model can measure the porosity, permeability, saturation and mechanical static and dynamic parameters of hydrate sediment under different temperature, pressure and stress conditions of the simulated in-situ formation.

【技术实现步骤摘要】
低温高压条件下水合物物性联测装置
本技术涉及非常规油气藏工程与岩土工程基础物性测量
，尤其涉及一种低温高压条件下水合物物性联测装置。
技术介绍
自然界中天然气水合物储层(矿藏)在低温高压条件下才能维持稳定，其主要分布在深海陆坡、永久冻土带以及一些内陆湖泊的深水沉积物中。现阶段天然气水合物开采多基于打破其相平衡条件，生产时储层中的水合物分解、沉积物骨架改变，导致储层孔隙度、渗透率、饱和度和应力状态发生巨变，从而诱发出砂、井壁失稳、储层沉降等问题，严重影响产能；甚至诱发海底滑坡、重力流和海啸等次生灾害，严重制约天然气水合物的大规模商业开采。准确测量模拟原位地层低温高压条件下水合物生成，分解全程的孔隙度、渗透率、饱和度、力学的静态、动态物性参数，研究其变化规律和相互关系，是实现天然气水合物可控可采与环境安全的重点。近年来，含水合物沉积物孔隙度、渗透率、饱和度和力学等物性参数的实验测试和研究工作，获得了大量的数据，总体上可分为间接计算和直接测试，但间接计算多基于常规油气、岩土领域的经验公式，直接测量也多为单一影响因素的静态实验测试，对自然状态下赋存于储层中的水合物的原位温度、压力和应力条件，其既是资源也是储层沉积物骨架的组成部分，开采时固态水合物分解为水、气，储层有效应力发生改变的实际情况考虑不足。因此，为满足天然气水合物资源开发利用的需求，降低开采风险，推进其商业化进程，确有必要设计一种水合物在低温高压条件下的物性联测装置。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的实施例提供了一种低温高压条件下水合物物性联测装置，能测量模拟原位地层温度、压力、应力条件下的水合物沉积物的孔隙度、渗透率、饱和度和力学静态和动态参数。为实现上述目的，本技术采用了一种技术方案：低温高压条件下水合物物性联测装置，包括：反应釜、温度控制装置、压力控制装置、物性参数测量装置；所述反应釜包括：釜体，分别设于所述釜体顶端、底端的上釜盖和下釜盖，穿过所述下釜盖的活塞；所述釜体的顶端和顶端均开口、有一内置腔体，所述上釜盖和下釜盖分别密封釜体的顶端和底端开口；所述温度控制装置包括：冷却水循环机和与冷却水循环机连接的冷却桶，所述釜体的外壁被冷却桶包围，为所述反应釜提供所需温度；所述压力控制装置包括：气瓶、通过各管线与所述气瓶连接的减压阀、若干个通过各管线与所述减压阀连接的调压阀、若干个通过各管线与所述调压阀连接的电磁阀，通过各路管线分别连接所述上釜盖和下釜盖，为所述反应釜中的水合物的形成、分解提供气源和控压；所述物性参数测量装置包括：计算机，与所述计算机均电性连接的PS波探头、电阻率探头、温度传感器、流量计、定容器、压力传感器，用于孔隙度、渗透率、饱和度、力学参数的测量，所述PS波发射探头设于上釜盖上、PS波接收探头内嵌于活塞顶端，所述电阻率探头和温度传感器设于釜体上，所述流量计、定容器、压力传感器均连接在调压阀与电磁阀之间的各管线上。进一步地，所述PS波探头包括：PS波发射探头和PS波接收探头，所述PS波发射探头设于上釜盖底部、PS波接收探头内嵌于活塞顶端。进一步地，在所述上釜盖和下釜盖上分别设有上环形透水石和下环形透水石，所述上环形透水石环绕PS波发射探头，所述下环形透水石环绕PS波接收探头。进一步地，在所述冷却水循环机上分别设有冷却液入口和冷却液出口，下进上出；所述冷却桶上分别设有上连接口、下连接口，所述上连接口在上、下连接口在下，所述冷却水循环机的冷却液入口、冷却液出口分别与冷却桶的下连接口、上连接口相连。进一步地，所述上釜盖上设有若干个进气口，所述下釜盖上设有围压入口和若干个出气口，进气管线、控压管线、出气管线分别对应通过所述进气口、围压入口和出气口。进一步地，所述调压阀包括：第一调压阀、第二调压阀、第三调压阀和第四调压阀，所述第一调压阀、第二调压阀、第三调压阀分别通过三根进气管线与减压阀连接，所述第四调压阀通过一根控压管线与减压阀连接。进一步地，所述电磁阀包括：第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀和第八电磁阀，其中所述第一电磁阀连接在第一调压阀的进气管线上，所述第二电磁阀、第三电磁阀依次连接在第二调压阀的进气管线上，所述第四电磁阀连接在第三调压阀的进气管线上，所述第五电磁阀、第六电磁阀依次连接在第四调压阀的控压管线上，所述第七电磁阀连接在出气管线上，所述第八电磁阀连接在三根进气管线和一根控压管线之间。进一步地，所述流量计包括：第一流量计、第二流量计和第三流量计，所述第一流量计、第二流量计和第三流量计依次连接在第三调压阀和第四电磁阀之间的进气管线上。进一步地，所述压力传感器包括：第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器，所述第一压力传感器连接在第一电磁阀的进气管线上，所述定容器、第二压力传感器依次连接在第二电磁阀和第三电磁阀之间的进气管线上，所述第三压力传感器连接在第三流量计和第四电磁阀之间的进气管线上，所述第四压力传感器连接在第六电磁阀的控压管线上。进一步地，所述电阻率探头包括：第一电阻率探头和第二电阻率探头，所述第一电阻率探头和第二电阻率探头对称设于釜体上。本技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)反应釜设计压力为0-40MPa，设计温度下限为-40℃，能完成模拟不同原位水合物储层温度、压力和应力环境下的水合物孔隙度、渗透率、饱和度和力学参数的联合测试；(2)可获得模拟实际水合物储层及其开采时，对应的静态和动态孔隙度、渗透率、饱和度和力学参数；(3)采用模块化设计，各模块之间互相独立，便于操作和维护，同时由计算机辅助完成自动化控制，数据采集和处理。附图说明图1为本技术的低温高压条件下水合物物性联测装置的工作系统图；图2为本技术的低温高压条件下水合物物性联测装置的组成示意图；图3为本技术的低温高压条件下水合物物性联测装置的反应釜示意图一；图4为本技术的低温高压条件下水合物物性联测装置的反应釜示意图二；图5为本技术的低温高压条件下水合物物性联测装置的测试方法流程图。其中，1-PS波探头，1-1-PS波发射探头，1-2-PS波接收探头，2-电阻率探头，2-1-第一电阻率探头，2-2-第二电阻率探头，3-温度传感器，4-釜体，5-下釜盖，6-上釜盖，6-1-进气管线，7-进气口，7-1-气体第一入口，7-2-气体第二入口，8-出气口，8-1-气体第一出口，8-2-气体第二出口，9-围压入口，9-1-控压管线，10-冷却液入口，11-冷却液出口，12-活塞，12-1-出气管线，13-1-上环形透水石，13-2-下环形透水石，14-冷却桶，14-1-上连接口，14-2-下连接口，15-上釜盖密封圈，16-PS波探头密封圈，17-下釜盖密封圈，18-活塞密封圈，19-螺丝，20-螺栓，21-保温层，22-气瓶，23-减压阀，24-调压阀，24-1-第一调压阀，24-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低温高压条件下水合物物性联测装置，其特征在于：包括：反应釜、温度控制装置、压力控制装置、物性参数测量装置；/n所述反应釜包括：釜体，分别设于所述釜体顶端、底端的上釜盖和下釜盖，穿过所述下釜盖的活塞；所述釜体的顶端和顶端均开口、有一内置腔体，所述上釜盖和下釜盖分别密封釜体的顶端和底端开口；/n所述温度控制装置包括：冷却水循环机和与冷却水循环机连接的冷却桶，所述釜体的外壁被冷却桶包围，为所述反应釜提供所需温度；/n所述压力控制装置包括：气瓶、通过各管线与所述气瓶连接的减压阀、若干个通过各管线与所述减压阀连接的调压阀、若干个通过各管线与所述调压阀连接的电磁阀，通过各路管线分别连接所述上釜盖和下釜盖，为所述反应釜中的水合物的形成、分解提供气源和控压；/n所述物性参数测量装置包括：计算机，与所述计算机均电性连接的PS波探头、电阻率探头、温度传感器、流量计、定容器、压力传感器，用于孔隙度、渗透率、饱和度、力学参数的测量，所述PS波探头分别设于上釜盖和活塞上，所述电阻率探头和温度传感器设于釜体上，所述流量计、定容器、压力传感器均连接在调压阀与电磁阀之间的各管线上。/n

【技术特征摘要】
1.低温高压条件下水合物物性联测装置，其特征在于：包括：反应釜、温度控制装置、压力控制装置、物性参数测量装置；
所述反应釜包括：釜体，分别设于所述釜体顶端、底端的上釜盖和下釜盖，穿过所述下釜盖的活塞；所述釜体的顶端和顶端均开口、有一内置腔体，所述上釜盖和下釜盖分别密封釜体的顶端和底端开口；
所述温度控制装置包括：冷却水循环机和与冷却水循环机连接的冷却桶，所述釜体的外壁被冷却桶包围，为所述反应釜提供所需温度；
所述压力控制装置包括：气瓶、通过各管线与所述气瓶连接的减压阀、若干个通过各管线与所述减压阀连接的调压阀、若干个通过各管线与所述调压阀连接的电磁阀，通过各路管线分别连接所述上釜盖和下釜盖，为所述反应釜中的水合物的形成、分解提供气源和控压；
所述物性参数测量装置包括：计算机，与所述计算机均电性连接的PS波探头、电阻率探头、温度传感器、流量计、定容器、压力传感器，用于孔隙度、渗透率、饱和度、力学参数的测量，所述PS波探头分别设于上釜盖和活塞上，所述电阻率探头和温度传感器设于釜体上，所述流量计、定容器、压力传感器均连接在调压阀与电磁阀之间的各管线上。


2.根据权利要求1所述的低温高压条件下水合物物性联测装置，其特征在于：所述PS波探头包括：PS波发射探头和PS波接收探头，所述PS波发射探头设于上釜盖上、PS波接收探头内嵌于活塞顶端。


3.根据权利要求2所述的低温高压条件下水合物物性联测装置，其特征在于：在所述上釜盖和下釜盖上分别设有上环形透水石和下环形透水石，所述上环形透水石环绕PS波发射探头，所述下环形透水石环绕PS波接收探头。


4.根据权利要求1所述的低温高压条件下水合物物性联测装置，其特征在于：在所述冷却水循环机上分别设有冷却液入口和冷却液出口，下进上出；所述冷却桶上分别设有上连接口、下连接口，所述上连接口在上、下连接口在下，所述冷却水循环机的冷却液入口、冷却液出口分别与冷却桶的上连接口、下连接口相连。


5.根据权利要求1所述的低温高压条件下水合...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁伏龙，王冬冬，刘志超，张准，方翔宇，罗强，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：湖北;42