一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统技术方案

本发明专利技术公开了一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，包括用于存放岩心或填砂样品的岩心夹持器，所述岩心夹持器的左侧端口分别接入用于输入水源的水输入机构以及输入气源的气输入机构，所述岩心夹持器的外侧设有用于向所述岩心夹持器内部输入低场核磁共振的核磁共振生成器，所述岩心夹持器的内部连通有用于维持低温高压的低温高压机构，所述岩心夹持器的右侧端口连通有用于计量输出物质的计量机构，天然气水合物无核磁信号，因此天然气水合物生成过程中核磁信号逐渐降低，分解过程中核磁信号逐渐增加，核磁共振技术是定量评价天然气水合物生成分解过程的一种重要方法。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统
本专利技术涉及天然气水合物研究
，具体涉及一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统。
技术介绍
天然气水合物是由天然气和水在低温高压条件下组成的笼形晶体结构化合物，广泛分布于陆地永久冻土区和大陆边缘的海底深层砂砾中，具有分布广阔、资源量大、能量密度大等特点，是未来勘探的重点。目前，一些研究认为天然气水合物主要以孔隙填充为主，优先在粗粒沉积物中生成，也有学者认为天然气水合物主要以颗粒胶结为主，优先在细粒沉积物中生成，因此天然气水合物生成分解过程尚不明确，需要开展相关岩石物理实验及分析。由于天然气水合物在生成或是分解时需对环境的温度和压力有所需求，现有技术中制造天然气水合物仍以实验室少量制备为主，考虑到天然气水合物应用与未来能源市场普遍被看好，因此亟需一种用于生成或分解天然气水合物并能检测其生成分解过程的装置实施研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，以解决现有技术中的天然气水合物在生成或是分解时需对环境的温度和压力有所需求，同时对生成和分解过程进行检测研究的问题。为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，包括用于存放岩心或填砂样品的岩心夹持器，所述岩心夹持器的左侧端口分别接入用于输入水源的水输入机构以及输入气源的气输入机构，所述岩心夹持器的外侧设有用于向所述岩心夹持器内部输入低场核磁共振的核磁共振生成器，所述岩心夹持器的内部连通有用于维持低温高压的低温高压机构，所述岩心夹持器的右侧端口连通有用于计量输出物质的计量机构，所述的左侧接入端口和右侧排出端口安装有用于检测水合物相关参数的检测机构。作为本专利技术的一种优选方案，所述岩心夹持器包括存放岩心或填砂样品并接入所述水输入机构和所述气输入机构的岩心混合腔，并且所述水输入机构和所述气输入机构的输入物沿所述岩心混合腔的内部正向流动，所述岩心混合腔的外侧套设设有与所述岩心混合腔形成封闭空间的夹持器。作为本专利技术的一种优选方案，所述水输入机构包括用于生成水合物的水源装置，所述水源装置的输出端连通有用于调整水源压力和流速的恒压恒流泵，所述恒压恒流泵的输出端连通有用于防护的承压容器，所述承压容器的输出端与所述岩心混合腔的输入端连通。作为本专利技术的一种优选方案，所述气输入机构包括用于生成水合物材料的气源装置，所述气源装置的输出端连通有用于增强气压的气体增压泵，所述气体增压泵的输出端连通有用于调整气体输送压力的调压阀，所述调压阀的输出端连通有用于控制气体流量的流量控制器，所述流量控制器的输出端与岩心混合腔的输入端连通。作为本专利技术的一种优选方案，所述低温高压机构包括分别连通所述夹持器两端并与夹持器和岩心混合腔形成的封闭空间连通的冷却装置和环压跟踪泵，所述环压跟踪泵的输出端与所述冷却装置的输入端连通，并且所述夹持器与岩心混合腔形成的封闭空间内部的氟化液流通过所述环压跟踪泵和所述冷却装置形成逆向低温循环流动。作为本专利技术的一种优选方案，所述计量机构包括安装在所述右侧出口端并用于限制排出压力的回压阀，所述回压阀的排出端分别连通有带有气液分离器的天平和湿式流量计。作为本专利技术的一种优选方案，所述检测机构包括用于接收信号并控制的计算机终端，所述计算机终端上连通有用于检测水合物温度的温度传感器和两个用于检测水合物压力的压力传感器，两个所述压力传感器分别与所述岩心混合腔的左右两侧端口连通，所述温度传感器与处于所述岩心混合腔右侧排出端口的所述压力传感器右侧输出端口连通。作为本专利技术的一种优选方案，还包括如下步骤：步骤100、测量干岩心的核磁T2谱信号，用于反演时去掉核磁基底信号；步骤200、饱和样品，获取样品孔隙度，计量岩心中水的含量；步骤300、将饱和水样品装入夹持器中，开启夹持器围压压力液循环冷却功能，设置温度为2℃，利用围压跟踪系统，将围压与孔隙压力的压差保持在2MPa。设置高压泵，通过注水将孔隙压力提高到5MPa，测量此时饱和水岩心的T2分布和核磁共振成像；步骤400、将岩心孔隙压力降低至大气压，使用气体增压泵将甲烷气体注入岩心，在注入过程中监测水分变化；步骤500、待温度压力达到实验要求，稳定后进行T2谱测试，获取岩心水信号量，作为实验初始数据，并采集核磁共振成像数据；步骤600、在实验进行过程中对T2谱进行采集，当水合物合成明显时，获取核磁图像数据；步骤700、待岩心水信号量不再减小，认为水合物合成达到最大饱和度，获取此时的T2谱和核磁成像数据；步骤800、改变出口端回压阀压力值，使岩心孔隙压力逐渐降低至大气压力，同时观察岩心核磁水信号量，当信号量开始增大时，说明岩心内水合物开始分解；步骤900、在水合物分解过程中对T2谱进行采集，直至岩心水信号量不再发生明显变化，认为水合物完全分解，获取此时的T2谱和核磁成像数据。作为本专利技术的一种优选方案，在步骤400中，监测水分变化的具体步骤为：步骤401、水分变化较小，同时气体能够穿过岩心到达出口端，则可继续进行实验，持续缓慢给气体增压直至达到实验要求孔隙压力5Mpa；步骤402、水分在气体驱替下变化较大，大量水分流失，则需要重新进行装样，或者使用水泵注入水，饱和样品；步骤403、如果无法达到保持水分的同时气体穿过岩心，则使用气路将夹持器进出口连接，同时从进口和出口注入气体，使气体缓慢溶解进入岩心。作为本专利技术的一种优选方案，在步骤500中，实验要求需达到的温度压力和压力具体数值为：实验要求需达到的温度为2℃，需达到的岩心孔隙压力为5MPa。作为本专利技术的一种优选方案，本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：(1)天然气水合物无核磁信号，因此天然气水合物生成过程中核磁信号逐渐降低，分解过程中核磁信号逐渐增加，核磁共振技术是定量评价天然气水合物生成分解过程的一种重要方法；(2)天然气水合物首先在大孔中生成，且更易在孔隙度大、孔径大的岩心中达到相平衡；(3)天然气水合物生成、分解过程会造成小孔径区间信号量变化，信号量随水合物生成而增加，随水合物分解而减少；(4)天然气水合物在不同孔隙结构的岩心中分解速率不统一，岩心孔隙度越大、孔径越大，水合物初始分解速率越大。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。图1为本专利技术实施例提供整体的连接示意图。图2为本专利技术实施例提供水合物生成岩心核磁共振T2谱。图3为本专利技术实施例提供水合物分解岩心核磁共振T2谱；图4为本专利技术实施例提供水合物生成和分解岩心核磁成像图。图中的标号分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，包括用于存放岩心或填砂样品的岩心夹持器(1)，其特征在于：所述岩心夹持器(1)的左侧端口分别接入用于输入水源的水输入机构(2)以及输入气源的气输入机构(3)，所述岩心夹持器(1)的外侧设有用于向所述岩心夹持器(1)内部输入低场核磁共振的核磁共振生成器(4)，所述岩心夹持器(1)的内部连通有用于维持低温高压的低温高压机构(5)，所述岩心夹持器(1)的右侧端口连通有用于计量输出物质的计量机构(6)，所述岩心夹持器(1)的左侧接入端口和右侧排出端口安装有用于检测水合物相关参数的检测机构(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，包括用于存放岩心或填砂样品的岩心夹持器(1)，其特征在于：所述岩心夹持器(1)的左侧端口分别接入用于输入水源的水输入机构(2)以及输入气源的气输入机构(3)，所述岩心夹持器(1)的外侧设有用于向所述岩心夹持器(1)内部输入低场核磁共振的核磁共振生成器(4)，所述岩心夹持器(1)的内部连通有用于维持低温高压的低温高压机构(5)，所述岩心夹持器(1)的右侧端口连通有用于计量输出物质的计量机构(6)，所述岩心夹持器(1)的左侧接入端口和右侧排出端口安装有用于检测水合物相关参数的检测机构(7)。


2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，其特征在于：所述岩心夹持器(1)包括存放岩心或填砂样品并接入所述水输入机构(2)和所述气输入机构(3)的岩心混合腔(11)，并且所述水输入机构(2)和所述气输入机构(3)的输入物沿所述岩心混合腔(11)的内部正向流动，所述岩心混合腔(11)的外侧套设设有与所述岩心混合腔(11)形成封闭空间的夹持器(12)。


3.根据权利要求2所述的一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，其特征在于：所述水输入机构(2)包括用于生成水合物的水源装置(21)，所述水源装置(21)的输出端连通有用于调整水源压力和流速的恒压恒流泵(22)，所述恒压恒流泵(22)的输出端连通有用于防护的承压容器(23)，所述承压容器(23)的输出端与所述岩心混合腔(11)的输入端连通。


4.根据权利要求2所述的一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，其特征在于：所述气输入机构(3)包括用于生成水合物材料的气源装置(31)，所述气源装置(31)的输出端连通有用于增强气压的气体增压泵(32)，所述气体增压泵(32)的输出端连通有用于调整气体输送压力的调压阀(33)，所述调压阀(33)的输出端连通有用于控制气体流量的流量控制器(34)，所述流量控制器(34)的输出端与岩心混合腔(11)的输入端连通。


5.根据权利要求2所述的一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，其特征在于：所述低温高压机构(5)包括分别连通所述夹持器(12)两端并与夹持器(12)和岩心混合腔(11)形成的封闭空间连通的冷却装置(51)和环压跟踪泵(52)，所述环压跟踪泵(52)的输出端与所述冷却装置(51)的输入端连通，并且所述夹持器(12)与岩心混合腔(11)形成的封闭空间内部的氟化液流通过所述环压跟踪泵(52)和所述冷却装置(51)形成逆向低温循环流动。


6.根据权利要求1所述的一种天然气水合物形成和分解流程的核磁共振系统，其特征在于：所述计量机构(6)包括安装在所述岩心混合腔(11)右侧出口端并用于限制排出压力的回压阀(61)，所述回压阀(61)的排出端分别连通有带有气液分离器的天平(62)...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢东辉，秦绪文，陆程，沙志斌，耿澜涛，齐荣荣，李贤，孟凡乐，余路，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：广东;44