CN109141996A

CN109141996A - 天然气水合物岩心制备装置

Info

Publication number: CN109141996A
Application number: CN201810710249.XA
Authority: CN
Inventors: 张郁; 李小森; 魏伟; 张金华
Original assignee: Exploration And Development Research Institute Of China National Petroleum Corp; Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Exploration And Development Research Institute Of China National Petroleum Corp; Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS; Research Institute of Petroleum Exploration and Development RIPED
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2019-01-04

Abstract

本发明公开了一种天然气水合物岩心制备装置，包括岩心、外筒、底座、支架、堵头、接头、液压筒、液压容器、手动液压器、第一截止阀和第二截止阀；外筒、底座、液压筒固定在支架上，外筒安装于底座上，岩心充填在所述外筒内；堵头一端固定于外筒内部，其另一端与接头下端相连接，接头上端插入液压筒内；液压筒通过管线、第一截止阀与液压容器上端相连；液压容器的下端通过管线、第二截止阀与手动液压器相连。本装置可以制备不同介质特性、不同直径、不同高度、不同孔隙度、不同渗透率的人造岩心，用于研究与不同储层特性的水合物相关的测试实验，对水合物储层物性、形成分解过程进行评价。

Description

天然气水合物岩心制备装置

技术领域

本发明涉及岩心制备装置技术领域，尤其涉及一种天然气水合物岩心制备装置。

背景技术

天然气水合物是指天然气与水在一定温度和压力下生成的一种笼状晶体物质，在海域与冻土区均有广泛的分布。由于其巨大的资源量，作为一种潜在的替代能源越来越受到国家的重视。天然气水合物可以以多种方式存在于自然界中，由于各地的地质条件和天然气水合物的成分不同，形成机制各异，所以天然气水合物藏具有不同的特性，比如孔隙度、渗透率、水合物饱和度等。这些性质进一步决定了水合物开采过程中的水合物分解条件、传热传质过程以及最终的产气产水速度。因此对水合物藏岩心的分析是进行实验室模拟的必要手段，通过对天然气水合物岩心的综合分析测试，获得孔隙度、渗透率、水合物相平衡条件等特征参数，是进行确定实验室模拟条件，进行研究，直接指导勘查开发。

由于实际的水合物实地取样成本巨大，目前实验室对天然气水合物的研究主要以实验室合成为主，通过利用高压反应容器填充不同特性的介质，如石英砂、粘土等，再经过注水充气、低温生成等过程模拟所需要的天然气水合物藏。天然气水合物储层中，通常由固体颗粒构成骨架，颗粒之间的间隙称为孔隙。水合物储层介质主要是由性质不同、形状各异、大小不等的沙粒或沉积物经胶结物胶结而形成的。储层性质主要受颗粒的大小、形状、排列方式，胶结物的成分、数量、性质以及胶结方式所控制。现有的实验方式难以实现对不同水合物储层特性，如储层介质、孔隙度、渗透率等参数的可靠模拟。人造岩心广泛应用于石油科学技术研究中，比如岩心流动实验，地震物理模型和室内超声波模拟实验等，已经成为储层岩石物理分析的一项重要技术。其中一项关键技术是制作具有特定孔隙度、密度和速度的岩石物理模型，用于模拟特定的油气储层。利用环氧树脂压制胶结是制作人造岩心的一种重要方法，可以制作孔隙结构与天然岩心的相近程度的人造岩心。

影响人造岩心物性参数如渗透率、孔隙度、孔道半径中值的因素主要有介质类型、胶结物含量、加压压力、加压时间等,制作不同物性参数的人造岩心通常是由改变上述因素的种类或水平来实现。在天然气水合物储层的模拟中，由于岩心需要安装在高压反应容器当中，岩心的大小需要符合高压反应容器的尺寸，因此需要有一种简单可靠的制备不同介质特性、不同孔隙度、不同孔隙特性的人造岩心的装置与方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种天然气水合物岩心制备装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种天然气水合物岩心制备装置，包括岩心、外筒、底座、支架、堵头、接头、液压筒、液压容器、手动液压器、第一截止阀和第二截止阀；所述外筒、底座、液压筒固定在所述支架上，所述外筒安装于所述底座上，所述岩心充填在所述外筒内；所述堵头一端固定于所述外筒内部，其另一端与所述接头下端相连接，所述接头上端插入所述液压筒内；所述液压筒与所述液压容器上端通过管线相连，所述第一截止阀接入所述液压筒与所述液压容器之间的管线上；所述液压容器的下端与所述手动液压器通过管线相连，所述第二截止阀接入所述液压容器与所述手动液压器之间的管线上。

液压容器、手动液压器、液压筒的配合设置，对本装置进行压力调节，控制其加压时间、加压压力。

所述液压筒包括上盖、上密封、液压器筒体、下盖和下密封；所述下盖封合所述液压器筒体的下端，所述下密封夹持在所述下盖与所述液压器筒体之间，所述上盖封合所述液压器筒体的上端，所述上密封夹持在所述上盖与所述液压器筒体之间；所述接头的上端穿过所述上盖、上密封后插入所述液压器筒体内，所述接头上端、所述液压器筒体与所述上密封之间形成密闭空间为液压腔；所述液压器筒体设置有与所述液压腔连通的液体入口，所述液体入口通过管线与所述液压容器的上端相连。

所述液压容器上部连接有压力表。压力表可显示液压容器内部压力，便于观察，获得实时压力情况。

所述接头的直径与所述液压器筒体的内径相同；所述接头与堵头通过螺纹连接。

所述堵头的直径与所述外筒内径的直径相同；所述外筒内部高度为15cm，所述堵头表面刻有刻度。

所述外筒的内径范围为2～6cm。

所述外筒的内径选择为2.5cm。

或者，所述外筒的内径选择为3.8cm。

外筒纵向平均分为可拆装的三等分。外筒为可拆装的三等分结构，便于在岩心制备完成后打开而取出岩心。

所述支架为采用透明材料制成的支架。透明材料制成的支架，可观察到堵头的刻度。

与现有技术对比，本发明的优点在于：本装置可制备不同高度、不同直径、不同高度的岩心；通过本装置，可制备不同压力下的岩心，也可以制备不同孔隙度、不同渗透率的岩心；外筒为可拆装的三等分结构，装卸方便。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例液压筒的结构示意图；

图3为本发明实施例外筒的主视图；

图4为本发明实施例外筒的俯视图。

图中附图标记含义：1、岩心；2、外筒；3、底座；4、支架；5、堵头；6、接头；7、液压筒；8、液压容器；9、手动液压器；10、第一截止阀；11、第二截止阀；12、下盖；13、下密封；14、液压器筒体；15、液体入口；16、上盖；17、上密封；18、液压腔；19、压力表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1至图4，G表示气体，L表示液体。为一种天然气水合物岩心制备装置，包括岩心1、外筒2、底座3、支架4、堵头5、接头6、液压筒7、液压容器8、手动液压器9、第一截止阀10和第二截止阀11；外筒2、底座3、液压筒7固定在支架4上，外筒2安装于底座3上，岩心1充填在外筒2内；堵头5一端固定于外筒2内部，其另一端与接头6下端相连接，接头6上端插入液压筒7内；液压筒7与液压容器8上端通过管线相连，第一截止阀10接入液压筒7与液压容器8之间的管线上；液压容器8的下端与手动液压器9通过管线相连，第二截止阀11接入液压容器8与手动液压器9之间的管线上。

液压容器8、手动液压器9、液压筒7的配合设置，对本装置进行压力调节，控制其加压时间、加压压力；本实施例中，外筒2内部用于填充岩心1制备所需多孔介质。

液压筒7包括上盖16、上密封17、液压器筒体14、下盖12和下密封13；下盖12封合液压器筒体14的下端，下密封13夹持在下盖12与液压器筒体14之间，上盖16封合液压器筒体14的上端，上密封17夹持在上盖16与液压器筒体14之间；接头6的上端穿过上盖16、上密封17后插入液压器筒体14内，接头6上端、液压器筒体14与上密封17之间形成密闭空间为液压腔18；液压器筒体14设置有与液压腔18连通的液体入口15，液体入口15通过管线与液压容器8的上端相连。

液压容器8上部连接有压力表19。压力表19可显示液压容器8内部压力，便于观察，获得实时压力情况。

接头6的直径与液压器筒体14的内径相同；接头6与堵头5通过螺纹连接。

堵头5的直径与外筒2内径的直径相同；外筒2内部高度为15cm，堵头5表面刻有刻度。堵头5设有刻度，可通过观察堵头5进入外筒2

外筒2的内径范围为2～6cm。

外筒2的内径选择为2.5cm。或者，外筒2的内径选择为3.8cm。根据外筒2的内径大小，需对应选择不同尺寸的底座3、堵头5、接头6，液压筒7也需要使用相配套规格。

外筒2纵向平均分为可拆装的三等分。外筒2为可拆装的三等分结构，便于在岩心1制备完成后打开而取出岩心1。

支架4为采用透明材料制成的支架4。透明材料制成的支架4，可观察到堵头5的刻度。

一种基于天然气水合物岩心制备装置的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将底座3固定于支架4上，将外筒2安装于底座3上；将手动液压器9通过管线、第二截止阀11与液压容器8连接；将液压容器8通过管线、第一截止阀10与液压筒7连接；

步骤二、将准备好的岩心1制备介质(石英砂、膨润土、粘土、海泥等)与粘合剂(环氧树脂胶等)按一定比例混合充分搅拌，去一定质量的介质填充至外筒2中；

步骤三、将接头6插入到液压器筒体14中；将堵头5下端固定于外筒2内部，其上端与接头6相连接。打开第一截止阀10与第二截止阀11，通过手动液压器9加压，向接头6提供一定的下压力，保持压力恒定直至堵头5位置不再移动，或者根据堵头5刻度确定所需压制的岩心1长度；达到所需制备条件后，关闭第一截止阀10、第二截止阀11，降低手动液压器9压力；

步骤四、静止岩心24小时，拆卸堵头5与外筒2，取出所需岩心1。

通过本装置可以制备不同介质特性、不同直径、不同高度、不同孔隙度、不同渗透率的人造岩心1，用于研究与不同储层特性的水合物相关的测试实验，对水合物储层物性、形成分解过程进行评价。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims

1.一种天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：包括岩心、外筒、底座、支架、堵头、接头、液压筒、液压容器、手动液压器、第一截止阀和第二截止阀；所述外筒、底座、液压筒固定在所述支架上，所述外筒安装于所述底座上，所述岩心充填在所述外筒内；所述堵头一端固定于所述外筒内部，其另一端与所述接头下端相连接，所述接头上端插入所述液压筒内；所述液压筒与所述液压容器上端通过管线相连，所述第一截止阀接入所述液压筒与所述液压容器之间的管线上；所述液压容器的下端与所述手动液压器通过管线相连，所述第二截止阀接入所述液压容器与所述手动液压器之间的管线上。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：所述液压筒包括上盖、上密封、液压器筒体、下盖和下密封；所述下盖封合所述液压器筒体的下端，所述下密封夹持在所述下盖与所述液压器筒体之间，所述上盖封合所述液压器筒体的上端，所述上密封夹持在所述上盖与所述液压器筒体之间；所述接头的上端穿过所述上盖、上密封后插入所述液压器筒体内，所述接头上端、所述液压器筒体与所述上密封之间形成密闭空间为液压腔；所述液压器筒体设置有与所述液压腔连通的液体入口，所述液体入口通过管线与所述液压容器的上端相连。

3.根据权利要求1所述的天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：所述液压容器上部连接有压力表。

4.根据权利要求2所述的天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：所述接头的直径与所述液压器筒体的内径相同；所述接头与堵头通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：所述堵头的直径与所述外筒内径的直径相同；所述外筒内部高度为15cm，所述堵头表面刻有刻度。

6.根据权利要求1所述的天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：所述外筒的内径范围为2～6cm。

7.根据权利要求6所述的天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：所述外筒的内径选择为2.5cm。

8.根据权利要求6所述的天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：所述外筒的内径选择为3.8cm。

9.根据权利要求1所述的天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：外筒纵向平均分为可拆装的三等分。

10.根据权利要求5所述的天然气水合物岩心制备装置，其特征在于：所述支架为采用透明材料制成的支架。