一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置及方法，包括合成装置、注气装置、排气装置、抽真空装置、液压装置、制样装置和控制模块，所述合成装置包括反应釜基座，反应釜基座上固定安装有反应釜底板，反应釜底板的顶侧固定连接安装有反应釜釜体，本发明专利技术中，该含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置及方法，能够根据需求合成不同赋存状态的含颗粒排挤型水合物沉积物样品，用于水合物勘探开发技术研究，可以能够合成所需水合物含量的含水合物沉积物样品，当分割后的水合物样品尺寸较小时，通过本发明专利技术装置及方法还可以合成高饱和度的含分散型水合物沉积物样品，突破常规方法难以合成高饱和度分散型水合物的难题。法难以合成高饱和度分散型水合物的难题。法难以合成高饱和度分散型水合物的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置及方法


[0001]本专利技术涉及含天然气水合物沉积物样品制备
，尤其涉及一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置及方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物储量大、能量密度高、燃烧清洁，被认为是21世纪最有潜力替代石油天然气的清洁能源，随着全球各国能源需求的急剧增长和人类对环境保护的不断重视，发展绿色清洁的新型能源成为能源发展的重要方向，天然气水合物正成为全球主要大国能源竞争的战略高地，天然气水合物勘探开发成为当前研究热点，获取天然气水合物藏储层样品是开展相关研究的物质基础，海域天然气水合物占水合物资源总量的90%以上，水合物储层多为未成岩的沉积物，沉积物呈未弱胶结或未胶结状态，力学强度低，取心难度大且成本高，人工制备接近实际储层的样品，成为更加可行的替代方案。
[0003]海域天然气水合物钻探取心揭示，水合物主要呈结核状、脉状、厚层状、薄层状和分散状赋存在沉积物中，根据水合物与沉积物间的接触关系，可以分为颗粒排挤型（包括裂隙填充、露头、脉状、块状、瘤状、层状）和孔隙浸润型（包括孔隙填充、接触胶结、颗粒包裹、骨架支撑、局部聚集、有孔虫填充），目前含水合物人工样品制备，主要是将沉积物、水和甲烷混合，在能够合成水合物的温度和压力条件下制备含水合物沉积物样品，主要差别在于添加水和甲烷的时机不同，但合成的含水合物样品主要以孔隙浸润型为主，合成含颗粒排挤型水合样品难度较大。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置及方法，用以解决目前含水合物沉积物人工样品制备，以主要以含孔隙浸润型水合物样品为主，而合成含颗粒排挤型水合物样品难度较大的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置，包括合成装置、注气装置、排气装置、抽真空装置、液压装置、制样装置和控制模块，所述合成装置包括反应釜基座，反应釜基座上固定安装有反应釜底板，反应釜底板的顶侧固定连接安装有反应釜釜体，所述注气装置包括气瓶、第一压力表、第一阀门、气体增压泵、第二阀门、高压气罐、第二压力表、第三阀门、气体减压阀、第三压力表、第一气体流量计和第四阀门，所述排气装置包括第五阀门、第四压力表、第二气体流量计、第六阀门和气体收集器，所述抽真空装置包括真空泵、第五压力表和第七阀门，所述液压装置包括液压泵、第八阀门和第九阀门，所述制样装置包括制样室基座、制样室底板、制样室围板、制样室顶板、液压压头、制样室温度压力传感器和制样室温度控制箱，所述控制模块包括控制装置。
[0006]优选的，所述反应釜釜体内活动安装有活动活塞，反应釜釜体的顶侧固定连接有反应釜顶板，活动活塞、反应釜顶板和反应釜釜体构成密闭反应釜，反应釜釜体内放置有可
塑形纱网，反应釜釜体上安装有反应釜温度控制箱，所述反应釜基座和反应釜底板上设置有同一个第一液压入口，反应釜顶板上设置有注气口、第一排气口、第二排气口，反应釜温度控制箱上部开设有连接注气口、第一排气口、第二排气口管线通过的通道，反应釜釜体内壁安装有多个传感器，所述传感器为温度传感器和压力传感器。
[0007]优选的，所述第一压力表与气瓶连接，第一阀门的一端通过管线与气瓶连通，第一阀门的另一端通过管线连通气体增压泵的一端，气体增压泵的另一端通过管线连通第二阀门的一端，第二阀门的另一端通过管线连通高压气罐的一端，高压气罐的另一端通过管线连通第二压力表的一端，第二压力表的另一端通过管线连通第三阀门的一端，第三阀门的另一端通过管线连通气体减压阀的一端，气体减压阀的另一端通过管线连通第三压力表的一端，第三压力表的另一端通过管线连通第一气体流量计的一端，第一气体流量计的另一端通过管线连通第四阀门的一端，第四阀门的另一端通过管线与注气口连接。
[0008]优选的，所述第五阀门一端通过管线连通第二排气口，第五阀门的另一端通过管线连通第四压力表的一端，第四压力表的另一端通过管线连通第二气体流量计的一端，第二气体流量计的另一端通过管线连通第六阀门的一端，第六阀门的另一端通过管线连通气体收集器。
[0009]优选的，所述第五压力表的一端通过管线连通真空泵，第五压力表的另一端通过管线连通第七阀门的一端，第七阀门另一端通过管线连通第一排气口。
[0010]优选的，所述的液压泵一端通过管线连通第八阀门的一端，第八阀门另一端通过管线连通第一液压入口，液压泵的另一端通过管线连通第九阀门的一端，第九阀门另一端通过管线连通液压压头。
[0011]优选的，所述制样室底板与制样室基座固定连接，制样室围板与制样室底板固定连接，制样室围板内部嵌入安装有制样室温度压力传感器，制样室顶板在制样室围板内部，制样室顶板上连接有液压压头，优选的，所述液压压头通过管线与液压泵连接，通过液压压头带动制样室顶板上下运动。
[0012]优选的，所述控制装置与所有传感器，真空泵、液压泵、气体增压泵、反应釜温度控制箱和制样室温度控制箱电性连接。
[0013]一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1：确定欲制备样品的物质组成和物性特征，预备好合成材料，完成好装置准备；具体的，确定所需制备样品所在的地层温度和压力条件，作为样品制备的设定温度和设定压力条件；根据沉积物的组成成分和粒径分布以及所需制备的样品尺寸，准备沉积物材料，根据储层沉积物湿度情况，添加一定量水均匀混合，保持实际地层湿度一致，提前将制样沉积物温度降低至设定温度；结合所需制备样品的水合物含量，根据天然气水合物合成反应换算，确定所需要的水和气的用量。
[0014]具体的，确保所有管线连接正确，保持阀门最初为关闭状态，使用温度控制箱使合成装置及制样装置温度达到设定温度，为了保持转移过程中水合物不会大量分解，在冷库房中开展制样工作，同时将冷库房温度调整1℃。
[0015]S2：将准备好的水装进反应釜，并放入处理好的可塑形纱网，将反应釜内空气抽出；
具体的，将计量好的水加入反应釜中，根据需要制备沉积物中水合物的形态及大小，控制可塑形纱网在反应釜中的形态。
[0016]具体的，使用抽真空装置将反应釜抽真空，减少反釜中空气对合成反应的干扰。
[0017]S3：控制反应釜温度控制箱，当反应釜温度达到预定温度后，注入足量反应所需气体，使反应釜内压力达到设定压力，完成水合物合成；具体的，通过注入过量气体的方法开展水合物合成，当反应釜内水完全消耗完毕，反应釜内压力维持设定压力，而注气管线中的第一气体流量计显示的气量不再变化，反应釜内传感器显示的反应釜内温度不再改变，表明合成反应完成。
[0018]S4：使用液压装置压缩合成的水合物，同时打开排气装置收集多余的气体；具体的，使用液压装置推动活动活塞向上运动，排出反应多余的气体，水合物与反应釜顶板开始接触后，液压装置显示活动活塞受到的压力，继续上推活动活塞使压力达到预设压力，压缩合成的天然气水合物，维持一定时间使被压缩的水合物重新恢复稳定。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置，包括合成装置、注气装置、排气装置、抽真空装置、液压装置、制样装置和控制模块，其特征在于，所述合成装置包括反应釜基座（1），反应釜基座（1）上固定安装有反应釜底板（2），反应釜底板（2）的顶侧固定连接安装有反应釜釜体（3），所述注气装置包括气瓶（13）、第一压力表（14）、第一阀门（15）、气体增压泵（16）、第二阀门（17）、高压气罐（18）、第二压力表（19）、第三阀门（20）、气体减压阀（21）、第三压力表（22）、第一气体流量计（23）和第四阀门（24），所述排气装置包括第五阀门（25）、第四压力表（26）、第二气体流量计（27）、第六阀门（28）和气体收集器（29），所述抽真空装置包括真空泵（30）、第五压力表（31）和第七阀门（32），所述液压装置包括液压泵（33）、第八阀门（34）和第九阀门（35），所述制样装置包括制样室基座（36）、制样室底板（37）、制样室围板（38）、制样室顶板（39）、液压压头（40）、制样室温度压力传感器（41）和制样室温度控制箱（42），所述控制模块包括控制装置（43）。2.根据权利要求1所述的一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置，其特征在于，所述反应釜釜体（3）内活动安装有活动活塞（4），反应釜釜体（3）的顶侧固定连接有反应釜顶板（6），活动活塞（4）、反应釜顶板（6）和反应釜釜体（3）构成密闭反应釜，反应釜釜体（3）内放置有可塑形纱网（11），反应釜釜体（3）上安装有反应釜温度控制箱（12），所述反应釜基座（1）和反应釜底板（2）上设置有同一个第一液压入口（5），反应釜顶板（6）上设置有注气口（7）、第一排气口（8）、第二排气口（9），反应釜温度控制箱（12）上部开设有连接注气口（7）、第一排气口（8）、第二排气口（9）管线通过的通道，反应釜釜体（3）内壁安装有多个传感器（10），所述传感器（10）为温度传感器和压力传感器。3.根据权利要求1所述的一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置，其特征在于，所述第一压力表（14）与气瓶（13）连接，第一阀门（15）的一端通过管线与气瓶（13）连通，第一阀门（15）的另一端通过管线连通气体增压泵（16）的一端，气体增压泵（16）的另一端通过管线连通第二阀门（17）的一端，第二阀门（17）的另一端通过管线连通高压气罐（18）的一端，高压气罐（18）的另一端通过管线连通第二压力表（19）的一端，第二压力表（19）的另一端通过管线连通第三阀门（20）的一端，第三阀门（20）的另一端通过管线连通气体减压阀（21）的一端，气体减压阀（21）的另一端通过管线连通第三压力表（22）的一端，第三压力表（22）的另一端通过管线连通第一气体流量计（23）的一端，第一气体流量计（23）的另一端通过管线连通第四阀门（24）的一端，第四阀门（24）的另一端通过管线与注气口（7）连接。4.根据权利要求1所述的一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置，其特征在于，所述第五阀门（25）一端通过管线连通第二排气口（9），第五阀门（25）的另一端通过管线连通第四压力表（26）的一端，第四压力表（26）的另一端通过管线连通第二气体流量计（27）的一端，第二气体流量计（27）的另一端通过管线连通第六阀门（28）的一端，第六阀门（28）的另一端通过管线连通气体收集器（29）。5.根据权利要求1所述的一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置，其特征在于，所述第五压力表（31）的一端通过管线连通真空泵（30），第五压力表（31）的另一端通过管线连通第七阀门（32）的一端，第七阀门（32）另一端通过管线连通第一排气口（8）。6.根据权利要求1所述的一种含颗粒排挤型水合物沉积物样品制备装置，其特征在于，所述的液压泵（33）一端通过管线连通第八阀门（34）的一端，第八阀门（34）另一端通过管线连通第一液压入口（5），液压泵（33）的另一端通过管线连通第九阀门（35）的一端，第九阀门
（35）另一端通过管线连通液压压头...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佳维，申凯翔，宁波，王英圣，张渴为，史浩贤，于浩雨，欧芬兰，李星辰，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：