【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于實驗制備水合物沉積物試樣飽和度的測定，具體涉及一種基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置與測量計算方法。
技術介紹
1、海洋水合物是一種相對清潔的化石燃料資源，可能是在未來緩解向可再生能源過渡的關鍵。對于海洋水合物的開發，受到世界各國學者的廣泛關注。目前，對于水合物勘探開發仍處于試開采階段，存在水合物沉積物物性探索不明確等相關問題。因此，在實驗室完成水合物物性探索是加快實現水合物現場開發的重要保障。
2、在一定的溫壓條件下，天然氣與水會形成水合物，但在穩定的水合物試樣中并不存在氣水共存的現象。因此，從這個角度上，實驗室合成水合物試樣分為兩種，分別為飽和氣水合物沉積物試樣和飽和水水合物沉積物試樣。飽和氣水合物沉積物試樣是通過在試樣中預先混合一定量的水，實驗中通入過量的氣，制備得到的。飽和水水合物沉積物試樣，是在飽和氣水合物沉積物試樣制備完成后，通過液體循環，置換得到的。飽和水水合物沉積物試樣由于孔隙中為液體，更接近海底水合物實際賦存環境，因此對其進行研究更具價值。飽水水合物中飽和度計量方法包括消耗水法和消耗氣法。其中，消耗水法難以保證預先加入的水完全轉化，從而影響飽和度計算。消耗氣法，對實驗儀器要求極高，要保證試驗儀器完全密封，試驗過程不存在漏氣現象，這在實驗中很難達到，再者，由消耗氣量計算飽水水合物飽和度時，計算過程中一個重要參數水合物水合數的選擇范圍過于寬泛，可以為150~170，嚴重影響飽和度計算精度。
3、準確計算飽水水合物沉積物飽和度對建立水合物飽和度與物性間的關系至關重要
技術實現思路
1、針對上述現有技術中的至少一個問題，本專利技術的目的是提供一種基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置與測量計算方法，測量裝置通過置換法獲得飽水水合物沉積物試樣，并實現對飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量，用以實現提高飽水水合物飽和度與物性間關系建立的精確度。
2、為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案：
3、一種基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，包括：
4、高壓反應釜，其內部為充滿圍壓液的圍壓腔；
5、試樣，設置在所述圍壓腔內，所述試樣的頂部與所述高壓反應釜的頂面連接，所述試樣的底部與所述高壓反應釜的底面連接，所述試樣外壁包裹在柔性套中，所述柔性套用于隔絕所述試樣與所述圍壓液；所述試樣中具有孔隙；
6、圍壓系統，包括圍壓泵，所述圍壓泵通過管道與所述圍壓腔連接；
7、背壓系統，包括背壓泵和背壓閥，所述背壓泵、所述背壓閥與所述圍壓腔依次通過管道連接；
8、測量系統，包括依次連接孔壓出口閥、氣體流量計和廢氣回收瓶，所述孔壓出口閥通過孔壓出口管與所述試樣的頂端連接；
9、孔壓系統，包括液體孔壓注入系統和氣體孔壓注入系統，所述液體孔壓注入系統和所述氣體孔壓注入系統通過孔壓入口管與所述試樣的底部連接。
10、優選地，所述圍壓泵與所述圍壓腔之間設置有圍壓閥。
11、優選地，所述孔壓出口閥和氣體流量計之間設置有干燥瓶。
12、優選地，所述液體孔壓注入系統包括依次連接的液體孔壓入口閥、液體孔壓管路壓力計和液體孔壓注入泵，所述液體孔壓入口閥通過管道與所述孔壓入口管連接。
13、優選地，所述氣體孔壓注入系統包括依次連接的氣體孔壓入口閥、氣體孔壓管路壓力計、減壓閥和高壓氣瓶，所述氣體孔壓入口閥通過管道與所述孔壓入口管連接。
14、優選地，所述高壓反應釜放置在氣浴恒溫箱內。
15、一種飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量計算方法，基于上述中任意一項是所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置完成，包括以下步驟：
16、獲取水合物沉積物試樣的初始孔隙體積 vy；
17、通過置換法獲得飽水水合物沉積物試樣；
18、獲取水合物沉積物試樣的置換后孔隙體積 vh；
19、計算飽水水合物沉積物試樣飽和度，計算公式如下：
20、
21、其中， sh為水合物飽和度， vy為初始孔隙體積， vh為置換后孔隙體積。
22、優選地，在獲取水合物沉積物試樣的初始孔隙體積 vy的步驟中，
23、取設定質量的沉積物進行裝樣得到試樣，調節圍壓腔的圍壓和氣體孔壓注入系統的孔壓到預設壓力，此時孔隙壓力為初始孔隙壓力p2；
24、開啟液體孔壓注入泵通過泵入液體驅替孔隙氣體，當孔壓出口出現液體流出時，記錄注入液體體積為初始孔隙體積 vy。
25、優選地，在獲取水合物沉積物試樣的置換后孔隙體積 vh的步驟中，包括：
26、在所述試樣中重新裝填相同質量沉積物，調節圍壓和孔壓到預設壓力，孔隙內開始水合物生成；
27、當孔隙壓力不在下降時，水合物生成完畢，開始進行液體置換；
28、關閉氣體孔壓入口閥，打開液體孔壓注入泵，使管道壓力提高至高于初始孔隙壓力p2，再打開液體孔壓入口閥；
29、記錄排出氣體體積 v1和注入液體體積 v泵；
30、當孔壓出口出現液體流出時，試樣中孔隙氣體被置換完全；
31、降低孔隙壓力至初始孔隙壓力p2，記錄壓力變化過程中排出氣體體積，為恢復初始壓力過程中排出液體體積 v排；
32、測量室溫 t1和水合物溫度 t2。
33、優選地，置換后孔隙體積 vh能夠通過兩種方法計算獲取，分別為注入水法和排氣法，所述注水法的計算公式如下：
34、
35、其中， vh-water為注入水計算的置換后孔隙體積 vh， v泵為液體孔壓注入泵泵出體積， v排恢復初始壓力過程中排出液體體積；
36、所述述排氣法的計算公式如下：
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1.一種基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，所述圍壓泵與所述圍壓腔之間設置有圍壓閥。
3.根據權利要求1所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，所述孔壓出口閥和氣體流量計之間設置有干燥瓶。
4.根據權利要求1所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，所述液體孔壓注入系統包括依次連接的液體孔壓入口閥、液體孔壓管路壓力計和液體孔壓注入泵，所述液體孔壓入口閥通過管道與所述孔壓入口管連接。
5.根據權利要求1所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，所述氣體孔壓注入系統包括依次連接的氣體孔壓入口閥、氣體孔壓管路壓力計、減壓閥和高壓氣瓶，所述氣體孔壓入口閥通過管道與所述孔壓入口管連接。
6.根據權利要求1所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，所述高壓反應釜放置在氣浴恒溫箱內。
7.一種飽水水合
8.根據權利要求7所述的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量計算方法，其特征在于，在獲取水合物沉積物試樣的初始孔隙體積Vy的步驟中，
9.根據權利要求8所述的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量計算方法，其特征在于，在獲取水合物沉積物試樣的置換后孔隙體積Vh的步驟中，包括：
10.根據權利要求8所述的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量計算方法，其特征在于，置換后孔隙體積Vh能夠通過兩種方法計算獲取，分別為注入水法和排氣法，所述注水法的計算公式如下：
...【技術特征摘要】
1.一種基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，所述圍壓泵與所述圍壓腔之間設置有圍壓閥。
3.根據權利要求1所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，所述孔壓出口閥和氣體流量計之間設置有干燥瓶。
4.根據權利要求1所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，所述液體孔壓注入系統包括依次連接的液體孔壓入口閥、液體孔壓管路壓力計和液體孔壓注入泵，所述液體孔壓入口閥通過管道與所述孔壓入口管連接。
5.根據權利要求1所述的基于置換法的飽水水合物沉積物試樣飽和度的測量裝置，其特征在于，所述氣體孔壓注入系統包括依次連接的氣體孔壓入口閥、氣體孔壓管路壓力計、減壓閥和高壓氣瓶，所述氣體孔壓入口閥通過管道與所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：秦蕊，龐維新，何玉發，張笑寒，付強，葛陽，李清平，孫士慧，李丹，胡喬波，張可欣，曲晶瑀，
申請(專利權)人：中海石油中國有限公司，
類型：發明
國別省市：
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