一种测量可燃冰分解速率的系统及方法技术方案

本申请公开一种测量可燃冰分解速率的系统及方法，该装置由样品夹持器和恒压装置组成，恒压装置包括泵、压力表、液体收集装置、第一回压阀门和溢流液罐，样品夹持器包括外壳，外壳内设有冷却液流动腔，在冷却液流动腔内设有封闭的样品腔，样品腔表面套设有镂空管，镂空管上绕有射频线圈；泵控制流体从溢流液罐流出至所述样品夹持器的第一端口，在所述样品夹持器中经过所述镂空管之后从所述样品夹持器的第二端口流出，经过所述第一回压阀门流入所述液体收集装置中。利用恒压装置控制所述可燃冰样品不发生相变；测量所述可燃冰样本的磁共振信号；根据所述可燃冰样本的磁共振信号，确定所述可燃冰样品的分解速率。从而更高效地观测可燃冰分解率。

【技术实现步骤摘要】
一种测量可燃冰分解速率的系统及方法
本申请涉及核磁共振测量
，尤其涉及一种测量可燃冰分解速率的系统及方法。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本申请实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。可燃冰作为当今世界各国的重要战略能源之一，日益受到人们的关注。一般而言，富集可燃冰的储层出现在海洋或者极地区域。能源作为世界各国竞争的一个核心资源与经济命脉，其重要性不言而喻。如何推进可燃冰开采技术问题解决的进程，是当前我国乃至世界各国能源命脉的挑战。因此研究可燃冰是世界能源领域的一个极其重要的突破点。在可燃冰开采的一个至关重要的问题就是可燃冰相变分解问题。可燃冰的形成环境为高压低温。在现实中，从地层中取出的可燃冰样品在常温常压下相变速率远远慢于其他物质相变速率。开采可燃冰的主要方式有降压、加热、添加化学、生物药剂，这些方法的主要目的都是为了促使可燃冰分解。因此，研究可燃冰的分解速率非常重要。观测可燃冰合成与分解的方法非常多，其中就包括电学、光学、声学等。电学观测可燃冰一般用在地层层面的探测，通过观测地层电场的分布获得电阻率的数值来推算是否具有可燃冰。在可燃冰的形成与分解上也可以使用电阻率的变化来进行研究，但是在实验室中可燃冰样品尺寸较小，受环境影响难以获得准确的数据。光学也是研究可燃冰合成与分解的重要方法之一。在可燃冰慢慢形成时，光通率降低；可燃冰升温后分解时，光通率增加。但可燃冰一般赋存在沉积物中，导致一些可燃冰样品不具有透光性，无法采用光学方法测量。还可以通过超声方法，测量声速、振幅等声学参数获得对应的可燃冰相关参数。如何在高效观测研究可燃冰的分解速率，是亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供一种测量可燃冰分解速率的系统与方法，可以高效观测可燃冰的分解速率。第一方面，本申请提供一种测量可燃冰分解速率的系统，包括样品夹持器和恒压装置，所述恒压装置包括泵、压力表、液体收集装置、第一回压阀门和溢流液罐；所述样品夹持器包括外壳，所述外壳内设有冷却液流动腔，在冷却液流动腔内设有封闭的样品腔，样品腔表面套设有镂空管，所述镂空管上绕有射频线圈；所述泵控制流体从溢流液罐流出至所述样品夹持器的第一端口，在所述样品夹持器中经过所述镂空管之后从所述样品夹持器的第二端口流出，经过所述第一回压阀门流入所述液体收集装置中。第二方面，本申请提供一种基于第一方面所述的测量可燃冰分解速率的系统的测量可燃冰速率的方法，包括：将可燃冰样品放入样品夹持器的样品腔，利用恒压装置控制所述可燃冰样品不发生相变；测量所述可燃冰样本的磁共振信号；根据所述可燃冰样本的磁共振信号，确定所述可燃冰样品的分解速率。因此在本申请实施例中，通过样品夹持器和恒压装置，所述恒压装置包括泵、压力表、液体收集装置、第一回压阀门和溢流液罐；所述样品夹持器包括外壳，所述外壳内设有冷却液流动腔，在冷却液流动腔内设有封闭的样品腔，样品腔表面套设有镂空管，所述镂空管上绕有射频线圈；所述泵控制流体从溢流液罐流出至所述冷却液流动腔的第一端，在冷却液流动腔中经过所述镂空管之后从所述冷却液流动腔的第二端流出，经过所述第一回压阀门流入所述液体收集装置中。从而基于上述系统，利用恒压装置控制所述可燃冰样品不发生相变，再通过核磁共振分析仪测量所述可燃冰样品的横向磁化矢量，通过控制所述恒压装置直至所述可燃冰样品的横向磁化矢量不再变化；从而根据所述可燃冰样品的横向磁化矢量随时间变化情况确定所述可燃冰样品的分解速率。从而更高效地观测可燃冰分解率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本申请实施例中提供的一种测量可燃冰分解速率的系统结构示意图；图2为本申请实施例中提供的一种样品夹持器的结构示意图；图3为本申请实施例中提供的一种可燃冰压力随时间变化的曲线图；图4为本申请实施例中提供的恒压条件下磁化矢量随时间变化的曲线图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。可燃冰是烷类或者烃类与水在一定的温度压力下结合形成的一种物质。因此，可燃冰富含氢原子。而氢原子核是进行核磁共振观测的重要条件。降压法作为一个最早的可燃冰开采方法，在可燃冰的开采研究上有着不可磨灭的历史地位与物理意义。但如何控制压力稳定，并且在足够短的时间内获得可燃冰的分解速率是当前最亟需解决的问题。近年来，核磁共振在岩石分析上的成熟，提供了一个全新的可燃冰观测方法。核磁共振(NuclearMagneticResonance，简称NMR)现象由Stanford大学的Bloch和Harvard大学的Purcell等人与1946年各自独立发现，之后很快应用在物理、化学、材料科学、生命科学和医学等领域。随着核磁共振技术的日益成熟，研究人员发现其能够很好地应用在可燃冰的研究上。核磁共振的快速响应很好地支持了在足够短时间内获得数据这一条件。另外，通过核磁共振技术，没有可燃冰样品是否压实、孔隙尺寸要求等问题。测量结束后，样品没有任何损伤。核磁共振测量后的可燃冰样品能够进行其它一些破坏性的实验，这对样品的利用率大大提高。并且，在进行其它实验之前，可燃冰样品都保持着其完好的特点。这也对其它实验的准确性提供了保障。目前来看，可燃冰分解速率的研究相对较少，能够精确控制可燃冰所处压力条件的仪器的研究也比较少。在对样品核磁共振进行测量时，大多数情况下无法保证可燃冰的压力环境恒定。在进行控制压力装置设计时，装置的精度必须达到足够高才具有一定的意义。在利用核磁进行测量时，也要考虑实验测量是否对仪器的正常运作有影响。因此，本申请提供的测量可燃冰分解速率的系统，利用系统中的恒压装置来提供恒压条件，在压力稳定条件下通过核磁共振的快速观测特性研究可燃冰的分解速率。如图1所示，本申请提供的一种测量可燃冰分解速率的系统，由样品夹持器和恒压装置组成，恒压装置由泵11、压力表12、液体收集装置13、第一回压阀门14和溢流液罐组成。如图2所示，所述样品夹持器包括装配件21、射频线圈22、镂空管23、外壳24、样品腔25和冷却液流动腔26。样品夹持器通过装配件21，射频线圈22，镂空管23，外壳24，样品腔25形成了一个圆柱体夹持器。所述样品夹持器的外壳24内设有冷却液流动腔26，在冷却液流动腔26内设有封闭的样品腔25，样品腔25表面套设有镂空管23，所述镂空管23上绕有射频线圈22。所述泵控制流体从溢流液罐流出至所述样品夹持器的第一端口，在所述样品夹持器中经过所述镂空管23之后从所述所述样品夹持器的第二端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量可燃冰分解速率的系统，其特征在于，包括样品夹持器和恒压装置，所述恒压装置包括泵、压力表、液体收集装置、第一回压阀门和溢流液罐；所述样品夹持器包括外壳，所述外壳内设有冷却液流动腔，在冷却液流动腔内设有封闭的样品腔，样品腔表面套设有镂空管，所述镂空管上绕有射频线圈；/n所述泵控制流体从溢流液罐流出至所述样品夹持器的第一端口，在所述样品夹持器中经过所述镂空管之后从所述样品夹持器的第二端口流出，经过所述第一回压阀门流入所述液体收集装置中。/n

【技术特征摘要】
1.一种测量可燃冰分解速率的系统，其特征在于，包括样品夹持器和恒压装置，所述恒压装置包括泵、压力表、液体收集装置、第一回压阀门和溢流液罐；所述样品夹持器包括外壳，所述外壳内设有冷却液流动腔，在冷却液流动腔内设有封闭的样品腔，样品腔表面套设有镂空管，所述镂空管上绕有射频线圈；
所述泵控制流体从溢流液罐流出至所述样品夹持器的第一端口，在所述样品夹持器中经过所述镂空管之后从所述样品夹持器的第二端口流出，经过所述第一回压阀门流入所述液体收集装置中。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：恒温装置，所述恒温装置用于控制所述样品夹持器的温度，包括冷水浴装置、第二回压阀门、限制液体罐、注射泵和加热浴装置；所述恒温装置各部件之间通过管线连接；其中，所述冷却液流动腔的第一端与所述冷水浴装置的第一端口连接，在所述样品夹持器的第一端口和所述冷水浴装置之间设置有压力表，所述冷水浴装置的第二端口与所述限制液体罐的第一端口连接，所述冷水浴装置的第二端口与所述限制液体罐之间设置有压力表和第二回压阀门，所述限制液体罐的第二端口与所述注射泵的第一端口连接，所述注射泵的第二端口与所述加热浴装置的第一端口连接，所述加热浴装置的第二端口与所述冷却液流动腔的第二端连接；
冷却液从所述冷却液流动腔的第一端流出，依次经所述冷水浴装置、所述第二回压阀门、所述限制液体罐、所述注射泵和所述加热浴装置，流入所述冷却液流动腔的第二端。


3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述管线的外侧包裹隔热材料。


4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体为氮气。

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳琳，程久辉，刘化冰，杨纯，刘智强，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11