一种热导率测试装置及水合物试采实验设备制造方法及图纸

本申请涉及天然气水合物开采装置技术领域，特别地涉及一种热导率测试装置及水合物试采实验设备。本申请提供的热导率测试装置，包括实验装置、模拟装置以及检测装置，至少两个热常数分析检测探头沿着容纳腔的深度方向排列设置，至少两个传感器探头沿着容纳腔的深度方向排列设置。在实施过程中，由于在反应釜的容纳腔的深度方向排列设置热常数分析检测探头以及传感器探头，进而通过实验装置以及模拟装置模拟地层上覆压力，样品压实程度可调。将采用瞬态平面热源法测试模拟真实地层环境下甲烷水合物沉积物在分解过程中多个位置处的热导率，配合温度、压力、电阻率的在线测试以及试验中产出物的参数，进而得出饱和度，获得水合物沉积物热导率与饱和度等关键参数的关系式，减少实验耗时。减少实验耗时。减少实验耗时。

【技术实现步骤摘要】
一种热导率测试装置及水合物试采实验设备


[0001]本申请涉及天然气水合物开采装置
，特别地涉及一种热导率测试装置及水合物试采实验设备。

技术介绍

[0002]天然气水合物是一种由水和天然气(甲烷为主)分子在低温高压环境下形成的固态化合物。目前，天然气水合物作为未来较理想的战略替代能源，已经成为当代地球科学和能源工业发展的一大热点。目前，很多国家已经相继开展了天然气水合物的试采试验并取得了一系列成果。天然气水合物开发技术的研究进展从根本上依赖于高品质的物性数据的获取和对天然气水合物物化性质的深刻认识。可靠的热物性数据对于模拟自然界天然气水合物的成藏和天然气水合物勘探、开发具有重要研究意义。
[0003]现有技术中的天然气水合物沉积物热导率测量装置，包括稳压供气模块，稳压供液模块，热导率测量模块，稳压供热模块，数据采集和处理模块。水合物生成和热导率测定在一维高压反应釜中进行。反应釜轴心处为一热探针，探针内均匀分布电热丝，探针中心处有一热电阻，用于测量加热时探针中心点的温度变化。该装置结合瞬态测量技术，可以用于测量含水合物多孔沉积物有效热导率，综合研究不同水合物饱和度、不同温度压力及沉积物颗粒下热导率模型。由于水合物在温度、压力等条件发生变化时易分解，导热性能动态变化，因此其热导率多采用瞬态法进行测量。瞬态法热导率测试方法主要分为热线法、瞬态热带法及瞬态平面热源法。热线法及其随后发展的探针法主要用于松散介质的热导率的测试，且测量结果受接触热阻影响。热带法将线热源压扁成带状，扩大热源和介质的接触面积，可减少接触热阻。瞬态平面热源法是如今水合物沉积物热导率研究最常用的方法。将热源弯曲成螺旋状，压成平面板热源，可在更小的空间内获得更大的接触面。
[0004]现有技术中的气体水合物沉积物热导率的测量装置中包括气体水合物生产反应器，其外套设一制冷夹套：气体水合物生产反应器的轴心方向上设有加热探针，及其一水平面上设有若干个热电阻。测量热导率的方法步骤为：向气体水合物生产反应器内装满细砂，注入甲烷和水，通过制冷夹套制冷，生成水合物经沉积即得到其沉积物，并记录反应器内的温度T0；利用加热探针加热沉积物，同时利用热电阻测量其相应位置处的温度Tt，根据T0和Tt以及由T0变化至Tt的时间，即能计算出热导率。该装置能安全有效并且更加准确的测量气体水合物沉积物的热导率，从而为气体水合物沉积物分解规律的研究提供支撑。
[0005]现有技术中的测量装置包括稳压气液供给模块，温度控制模块，导热系数测量模块，数据采集模块。水合物生成和导热系数测定在高压反应釜中进行。反应釜轴心处有一电阻丝，可提供稳定功率持续加热含水合物多孔介质。电阻丝中心点所在釜体截面上另分布三个热电偶，用于分析加热时热量沿截面的稳态传递特性。该技术方案结合稳态测量技术，可以用于测量含水合物多孔介质有效导热系数，综合研究不同水合物饱和度、不同温度和压力及沉积物颗粒下导热系数模型，为实际天然气水合物开采提供理论依据。
[0006]现有论文观点中显示基于热脉冲探针
‑
时域反射技术方法的天然气水合物热物理
参数测量系统由热
‑
TDR探针、热脉冲发射装置、TDR波形采集装置与数据采集器等功能模块构成。结合瞬态测量技术，可以对水合物生成过程中的热导率和饱和度等参数进行测量。测量过程如下：
①
正确连接水合物制备实验系统，设定水合物生成温度和压力；
②
将热
‑
TDR探针与水合物制备反应釜连接；
③
开始水合物生成的模拟实验；
④
水合物合成过程中使用热
‑
TDR探针发送热脉冲；
⑤
通过监测反应釜温度、压力变化情况判断水合物的生长进程，待反应结束后采集实验数据进行相关分析。由于水合物在温度、压力等条件发生变化时易分解，导热性能动态变化，因此其热导率多采用瞬态法进行测量。瞬态法热导率测试方法主要分为热线法、瞬态热带法及瞬态平面热源法。热线法及其随后发展的探针法主要用于松散介质的热导率的测试，且测量结果受接触热阻影响。热带法将线热源压扁成带状，扩大热源和介质的接触面积，可减少接触热阻。瞬态平面热源法是如今水合物沉积物热导率研究最常用的方法。将热源弯曲成螺旋状，压成平面板热源，可在更小的空间内获得更大的接触面。目前的甲烷水合物沉积物热导率实验中前期水合物合成时间长，测试效率低，无法完全还原原位海底地层环境，水合物热导率与饱和度等关键参数对应关系不明确，因此，十分有必要提出一种甲烷水合物沉积物热导率测试装置，一方面模拟水合物沉积物原位地层环境，另一方面优化实验装置，缩短实验时间，提高测试效率。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种热导率测试装置，所述热导率测试装置，可有效地解决上述技术问题。
[0008]第一方面，本申请提供的热导率测试装置，包括实验装置、模拟装置以及检测装置；所述实验装置包括反应釜，所述反应釜具备有用于容纳沉积物的容纳腔；所述模拟装置用于向所述容纳腔内注入沉积物；所述检测装置包括至少两个用于检测沉积物的热常数分析检测探头以及至少两个传感器探头；至少两个所述热常数分析检测探头沿着所述容纳腔的深度方向排列设置，至少两个所述传感器探头沿着所述容纳腔的深度方向排列设置。
[0009]在根据第一方面的可选的实施例中，所述模拟装置包括气体供应系统以及液体供应系统，所述气体供应系统用于向所述容纳腔内注入气体，所述液体供应系统用于向所述容纳腔内注入液体。需要说明的，在本实施例中，所述模拟装置包括气体供应系统以及液体供应系统，所述气体供应系统用于向所述容纳腔内注入气体，所述液体供应系统用于向所述容纳腔内注入液体，通过气体供应系统以及液体供应系统进而向所述容纳腔内注入模拟环境所需的气体以及液体，进而生成海底环境的水合物。
[0010]在根据第一方面的可选的实施例中，所述气体供应系统包括气源以及气体过滤器，所述气源经过进气管与所述容纳腔连通，所述气体过滤器设置于所述进气管上。需要说明的，在本实施例中，所述气体供应系统包括气源以及气体过滤器，所述气源经过进气管与所述容纳腔连通，所述气体过滤器设置于所述进气管上，气源为容纳腔提供供给的气体，过滤器将过滤掉气源中存在的将影响生成海底环境水合物的杂质。
[0011]在根据第一方面的可选的实施例中，所述气体供应系统还包括气体增压泵、压力计以及气体流量计，所述气体增压泵、所述压力计以及所述气体流量计均设置于所述进气管上。需要说明的，在本实施例中，所述气体供应系统还包括气体增压泵、压力计以及气体流量计，所述气体增压泵、所述压力计以及所述气体流量计均设置于所述进气管上，气体增
压泵为气源提供压力进而保证流入所述容纳腔中，设置压力计将会显示进气管中的流动的气体的压力，设置气体流量计，便于记录经过所述进气管的气体量。
[0012]在根据第一方面的可选的实施例中，所述液体供应系统包括液体容器，所述液体容器通过进水管与所述容纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热导率测试装置，其特征在于，包括：实验装置，所述实验装置包括反应釜，所述反应釜具备有用于容纳沉积物的容纳腔；模拟装置，所述模拟装置用于向所述容纳腔内注入沉积物；以及检测装置，所述检测装置包括至少两个用于检测沉积物的热常数分析检测探头以及至少两个传感器探头；至少两个所述热常数分析检测探头沿着所述容纳腔的深度方向排列设置，至少两个所述传感器探头沿着所述容纳腔的深度方向排列设置。2.根据权利要求1所述的热导率测试装置，其特征在于，所述模拟装置包括气体供应系统以及液体供应系统，所述气体供应系统用于向所述容纳腔内注入气体，所述液体供应系统用于向所述容纳腔内注入液体。3.根据权利要求2所述的热导率测试装置，其特征在于，所述气体供应系统包括气源以及气体过滤器，所述气源经过进气管与所述容纳腔连通，所述气体过滤器设置于所述进气管上。4.根据权利要求3所述的热导率测试装置，其特征在于，所述气体供应系统还包括气体增压泵、压力计以及气体流量计，所述气体增压泵、所述压力计以及所述气体流量计均设置于所述进气管上。5.根据权利要求2所述的热导率测试装置，其特征在于，所述液体供应系统包括液体容器，所述液体容器通过进水管与所述容纳腔连通。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乐，岑学齐，贺甲元，王海波，李宁，杨科峰，杨立红，柴国兴，陈旭东，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：