天然气水合物置换过程的分析方法和设备技术

本发明专利技术公开了天然气水合物置换过程的分析方法和设备，其中，分析设备包括实验筒、核磁共振仪和清洁气体源，被分析的水合物通过样本筒在保温保压状态下保存，样本筒可以使用钻杆中预置的取样筒，取样过程中天然岩心的样本直接进入到样本筒的内部并且保温保压储存，以使得样本筒和实验筒对接之后，能够通过向实验筒内注入二氧化碳的方法，直接对天然岩心进行二氧化碳

【技术实现步骤摘要】
天然气水合物置换过程的分析方法和设备


[0001]本专利技术涉及使用核磁共振测量天然气水合物置换过程的领域，具体涉及天然气水合物置换过程的分析方法。
[0002]本专利技术还涉及天然气水合物置换过程的分析设备。

技术介绍

[0003]本专利技术所公开的主题涉及到的使用核磁共振测量天然气水合物置换过程的相关技术公开于：
[0004]《海底沉积物保真采样技术研究进展》，其公开了多种能够在原始岩心中获取天然气水合物，并且对其进行保温保压的保压取芯器。
[0005]《应用核磁共振在线检测技术研究不同赋存状态下的页岩气动用规律》，其公开了使用核磁共振仪检测天然气和水的实验原理：当含油气/水样品处于均匀静磁场中时，流体中所含的氢原子核会被磁场极化，宏观上表现为一个磁化矢量。此时对样品施加一定频率(拉莫频率)的射频场就会产生核磁共振，随后撤掉射频场，可以接收到一个随着时间以指数函数衰减的信号，可以用两个参数来描述该信号的衰减速度。对于含氢原子的气体来说，核磁共振信号强度与核磁共振谱仪检测线圈内气体分子的总量成正比，因而测量的NMR信号可以用于表征气体分子的含量。同时，NMR还可以区分不同类型气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等)吸附质，对于相同类型吸附质的不同状态(游离态或吸附态)，其核磁共振信号也不同。因此，基于NMR弛豫时间，可以进行流体分子动力学研究，并且明确流体的赋存状态，弛豫时间与流体相态、孔隙类型及尺寸有关。
[0006]中国专利公开号CN107526892B公开的一种海洋天然气水合物试采储层的稳定性评估方法，其公开了通过核磁共振仪获取天然气水合物样品分解过程中水分含量与空间分布的微观参数，用以计算天然气水合物样品的自身的结构特性的方法。
[0007]目前，本领域技术人员对天然气水合物置换过程的分析过程中，首先需要合成人工岩心(天然气水合物)，然后再使用核磁共振仪对其分解过程进行测量和分析，这种间接地测量和分析的方法只能够获得接近于天然岩心(天然气水合物)的置换过程的数据，如何对天然岩心(天然气水合物)的置换过程直接地进行测量和分析，是人们一直想要解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供天然气水合物置换过程的分析方法和设备，以解决如何对天然岩心进行测量和分析的技术问题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0010]本申请提供天然气水合物置换过程的分析方法，包括以下步骤：
[0011]获得存储有水合物的样本筒，所述样本筒内的所述水合物始终处于保温保压的状态；
[0012]获得由非磁性材料构成的实验筒，所述实验筒内预抽真空或者充入清洁气体，所述实验筒包括对接端、输入端和输出端，所述对接端能够与所述样本筒对接以使得所述实验筒和所述样本筒的内部连通；
[0013]将所述实验筒与所述样本筒对接，然后向所述实验筒内注入清洁气体，所述清洁气体用于置换所述水合物中的甲烷气体，置换过程中控制所述实验筒内部的压力，所述甲烷气体、所述清洁气体与水混合形成气水混合物并且通过所述输出端排出；
[0014]排出甲烷气体的过程中，通过核磁共振仪获得所述实验筒内的气水混合物产生的核磁信号，通过计算部分析所述核磁信号并且计算出所述水合物的特性。
[0015]进一步地，向所述实验筒内注入清洁气体之前，将所述输出端与气液分离器连接，通过所述实验筒排出的气水混合物生成混合气体与水；
[0016]置换反应结束时，计量生成的水和甲烷气体的量。
[0017]进一步地，样本筒中的水合物通过以下步骤获得：
[0018]使用样本筒替代钻头中的取样筒，对天然岩心取样的过程中直接获得水合物，并且在保温保压的状态下，将样本筒转移到实验室。
[0019]本申请还提供天然气水合物置换过程的分析设备，包括：实验筒，由非磁性材料构成，所述实验筒内抽真空或者充满清洁气体，所述实验筒包括对接端、输入端和输出端，所述对接端能够与样本筒对接以使得所述实验筒和所述样本筒的内部连通，所述样本筒的内部存储有始终处于保温保压状态的水合物；
[0020]压力控制阀，连接所述输出端，所述压力控制阀在压力达到规定的数值时开启以控制所述实验筒内部的压力；
[0021]清洁气体源，连通所述输入端，所述清洁气体源用于向所述实验筒内注入清洁气体，所述清洁气体用于置换所述水合物中的甲烷气体，所述甲烷气体、所述清洁气体与水混合形成气水混合物并且通过所述输出端排出；
[0022]核磁共振仪，用于获得所述实验筒内的气水混合物的核磁信号，并且通过计算部分析所述核磁信号以计算出所述水合物的特性。
[0023]进一步地，所述输出端通过所述压力控制阀连接有气液分离器，所述气液分离器放置在称重器上，所述气液分离器的排气端连接有气体计量器。
[0024]进一步地，所述压力控制阀是背压阀。
[0025]进一步地，所述对接端内部形成有通道，所述通道切向贯穿所述实验筒的筒壁并且连通所述实验筒的内腔。
[0026]进一步地，所述通道的内径自所述样本筒朝向所述实验筒逐渐减小，所述输入端贯穿所述通道并且与所述通道中内径较大的部位连通。
[0027]进一步地，所述通道的截面是矩形形状，所述通道的一个内壁与所述实验筒的内壁相切并且平滑连接。
[0028]进一步地，所述实验筒内形成有导流罩，所述导流罩与所述实验筒之间形成圆筒形状的狭缝，所述实验筒与所述样本筒对接时，所述狭缝与所述样本筒同轴，并且所述实验筒与所述样本筒的内壁平滑连接，所述输入端贯穿所述实验筒的筒壁连通所述狭缝。
[0029]本申请与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0030]提供天然气水合物置换过程的分析方法和设备，分析方法通过分析设备执行，其
中，被分析的水合物通过样本筒在保温保压状态下保存，样本筒可以是开采设备中使用的取样筒，取样过程中天然岩心的样本直接进入到样本筒的内部并且保温保压储存，以使得样本筒和实验筒对接之后，能够通过向实验筒内注入二氧化碳的方法，直接对天然岩心进行二氧化碳
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甲烷的置换以进行转样实验，转样过程中甲烷气体、二氧化碳和水混合形成气水混合物，通过将由非磁性材料构成的实验筒放置于核磁检测仪中获取核磁信号，即可通过分析核磁信号以计算出水合物的孔隙结构变化规律、渗流特征等特性。
附图说明
[0031]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。
[0032]图1为本专利技术实施例的样本筒的结构简图；
[0033]图2为本专利技术实施例的实验筒的结构简图；
[0034]图3为本专利技术实施例的部分结构的示意图，图中展示了水合物转样为气水混合物之后，通过核磁共振仪分析的过程；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.天然气水合物置换过程的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：获得存储有水合物的样本筒，所述样本筒内的所述水合物始终处于保温保压的状态；获得由非磁性材料构成的实验筒，所述实验筒内预抽真空或者充入清洁气体，所述实验筒包括对接端、输入端和输出端，所述对接端能够与所述样本筒对接以使得所述实验筒和所述样本筒的内部连通；将所述实验筒与所述样本筒对接，然后向所述实验筒内注入清洁气体，所述清洁气体用于置换所述水合物中的甲烷气体，置换过程中控制所述实验筒内部的压力，所述甲烷气体、所述清洁气体与水混合形成气水混合物并且通过所述输出端排出；排出甲烷气体的过程中，通过核磁共振仪获得所述实验筒内的气水混合物产生的核磁信号，通过计算部分析所述核磁信号并且计算出所述水合物的特性。2.根据权利要求1所述的天然气水合物置换过程的分析方法，其特征在于，向所述实验筒内注入清洁气体之前，将所述输出端与气液分离器连接，通过所述实验筒排出的气水混合物生成混合气体与水；置换反应结束时，计量生成的水和甲烷气体的量。3.根据权利要求1或2所述的天然气水合物置换过程的分析方法，其特征在于，样本筒中的水合物通过以下步骤获得：使用样本筒替代钻头中的取样筒，对天然岩心取样的过程中直接获得水合物，并且在保温保压的状态下，将样本筒转移到实验室。4.天然气水合物置换过程的分析设备，其特征在于，包括：实验筒(2)，由非磁性材料构成，所述实验筒(2)内抽真空或者充满清洁气体，所述实验筒(2)包括对接端(21)、输入端(22)和输出端(23)，所述对接端(21)能够与样本筒(1)对接以使得所述实验筒(2)和所述样本筒(1)的内部连通，所述样本筒(1)的内部存储有始终处于保温保压状态的水合物(3)；压力控制阀(41)，连接所述输出端(23)，所述压力控制阀(41)在压力达到规定的数值时开启以控制所述实验筒(2)内部的压力；清洁气体源，连通所述输入端(22)，所述清洁气体源用于向所述实验筒(2)内注入清洁...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆程，张帅，曹洁，边航，夏宇轩，庞守吉，肖睿，崔玉东，
申请(专利权)人：中国地质调查局油气资源调查中心，
类型：发明
国别省市：