【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于實驗制備水合物物沉積試樣孔隙度與飽和度的測定，具體涉及一種考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置及測量計算方法。
技術介紹
1、在自然界中，天然氣水合物存在于深海底和多年凍土區土壤沉積物孔隙中，因其儲量豐富，被認為是21世紀最重要的替代能源之一，受到世界各國學者的廣泛關注。早期對于天然氣水合物物性的研究多采用現場取芯和地球物理測量為主，這些研究周期長，費用高，很難對天然氣水合物物性進行系統完整的探索。之后，研究者們在實驗室制備天然氣水合物沉積物試樣，對天然氣水合物物性進行系統的研究。
2、在天然氣水合物沉積物試樣物性研究中，需要進行沉積物孔隙度和飽和度的測定。在常規方法中，沉積物的孔隙度通常是在常壓條件下，通過壓汞法進行測量。由于天然氣水合物沉積物需要在一定的壓力條件下(圍壓/孔壓)才能穩定存在，壓力的變化會改變沉積物孔隙度。因此，常規方法在天然氣水合物沉積物孔隙度測量中，將產生較大誤差。飽和度測量精度與孔隙度測量直接相關，同樣會受到極大的影響。
3、準確測量孔隙度和飽和度對建立精確的水合物飽和度與物性間的關系至關重要。在實驗室中，天然氣水合物沉積物試樣需在原位生成并進行物性測量。由于壓力的變化會改變沉積物孔隙度，因此，亟需建立一種在原位狀態下考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度的測量裝置與測量計算方法，以提高后續分析的準確性。
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考慮應力影響的水合物試樣孔隙
2、為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案：
3、一種考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置，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，包括背壓閥，所述背壓閥通過管道與所述圍壓腔連接；
8、測量系統，與所述背壓閥通過管道連接；
9、孔壓系統，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，所述試樣的頂部連接有孔壓釋放管路，所述孔壓釋放管路上設置有孔壓釋放閥。
12、優選地，所述測量系統包括量筒，所述量筒與所述背壓閥連接。
13、一種考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度的測量計算方法，基于上述中任意一項所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置完成，包括以下步驟：
14、s01、獲取試樣體積v和初始的孔隙體積v1，計算初始的試樣孔隙度
15、s02、維持高壓反應釜壓力，開始生產水合物；
16、s03、水合物生成后，記錄水合物生成后的孔隙體積v1，計算水合物生成后的試樣孔隙度
17、s04、計算水合物飽和度，飽和度計算公式如下：
18、
19、其中：sh為水合物飽和度，為初始的試樣孔隙度，為水合物生成后試樣孔隙度。
20、優選地，在獲取試樣體積v和初始的孔隙體積v1的步驟中，包括：
21、在高壓反應釜中添加試樣，調節圍壓腔的圍壓和所述試樣的孔壓到預設壓力，此時孔隙壓力為p；
22、關閉各管路閥門，調節減壓閥，使氣體孔壓入口閥與減壓閥間管道中壓力增加至p+δp；
23、打開氣體孔壓入口閥，使氣體與空隙連通，并打開背壓閥，降低圍壓液壓力至初始圍壓，記錄排出液體體積，排出液體體積即孔隙體積的變化量δv；
24、孔隙壓力穩定后，記錄氣體孔壓管路壓力計示數，示數為此時孔隙壓力p1，計算孔隙壓縮因子c與試樣孔隙體積v1；
25、根據波義耳定律展開，試樣的孔隙體積計算公式為：
26、
27、其中，v1為初始的孔隙體積，v2為氣體孔壓入口閥與試樣間管道體積，v3為氣體孔壓入口閥與減壓閥間管道體積。
28、優選地，計算初始的試樣孔隙度試樣孔隙度的計算公式為：
29、
30、其中，為初始的試樣孔隙度，v1為初始的孔隙體積，v為試樣體積，d為柔性套直徑，l為柔性套長度。
31、優選地，孔隙體積的變化量δv與孔隙壓力變化δp存在定量關系，關系公式為：
32、
33、其中，c為孔隙壓縮因子，v1為初始的孔隙體積，σ為圍壓；
34、經上式計算得到孔隙壓縮因子c。
35、優選地，改變孔隙壓力，經過孔隙體積的變化量δv與孔隙壓力變化δp關系公式獲得不同孔壓下試樣孔隙體積。
36、優選地，在水合物生成后步驟后，執行以下步驟：
37、關閉各管路閥門，調節減壓閥，使氣體孔壓入口閥與減壓閥間管道中壓力增加至p+δp；
38、打開氣體孔壓入口閥，使氣體孔壓注入系統與孔隙連通，并打開背壓閥，降低圍壓液壓力至初始圍壓，記錄排出液體體積，排出液體體積即孔隙體積的變化量δv；
39、孔隙壓力穩定后，記錄氣體孔壓管路壓力計示數，所述示數為此時孔隙壓力p1，通過孔隙壓縮因子c，利用試樣的孔隙體積計算公式，計算水合物生成后的孔隙體積v1；
40、利用試樣孔隙度的計算公式，計算水合物生成后試樣孔隙度
41、本專利技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點：
42、1、本專利技術提供的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置及測量計算方法，可以實現水合物試樣原位制備過程中對試樣孔隙度和飽和度進行測量，通過計算水合物試樣孔隙度和飽和度，用以提高水合物飽和度與物性間關系建立的精確度。
43、2、本專利技術提供的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置及測量計算方法，考慮了應力變化對孔隙體積的影響。
44、3、本專利技術提供的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置及測量計算方法，提出了一種根據一組測量結果，實現不同孔隙壓力下試樣孔隙體積的計算方法。
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1.一種考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置，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所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置，其特征在于，所述試樣的頂部連接有孔壓釋放管路，所述孔壓釋放管路上設置有孔壓釋放閥。
4.根據權利要求1所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置，其特征在于，所述測量系統包括量筒，所述量筒與所述背壓閥連接。
5.一種考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度的測量計算方法，其特征在于，基于權利要求1至4中任意一項所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置完成，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度的測量計算方法，其特征在于，在獲取試樣體積V和初始的孔隙體積V1的步驟中，包括：
7.根據權利要求6所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度的測量計算方法，其特征在于，計算初始的試樣孔隙度
8.根據權利要求7所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度的測量計算方法，其特征在于，孔隙體積的變化量ΔV與孔隙壓力變化ΔP存在定量關系，關系公式為：
9.根據權利要求8所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度的測量計算方法，其特征在于，改變孔隙壓力，經過孔隙體積的變化量ΔV與孔隙壓力變化ΔP關系公式獲得不同孔壓下試樣孔隙體積。
10.根據權利要求8所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度的測量計算方法，其特征在于，在水合物生成后步驟后，執行以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置，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所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置，其特征在于，所述試樣的頂部連接有孔壓釋放管路，所述孔壓釋放管路上設置有孔壓釋放閥。
4.根據權利要求1所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置，其特征在于，所述測量系統包括量筒，所述量筒與所述背壓閥連接。
5.一種考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度的測量計算方法，其特征在于，基于權利要求1至4中任意一項所述的考慮應力影響的水合物試樣孔隙度和飽和度測量裝置完成，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的考慮應力影...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張笑寒，秦蕊，龐維新，黃婷，孫士慧，樊奇，李丹，陳明強，胡喬波，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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