CN109973085B - 测定天然气水合物波速的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种测定天然气水合物波速的系统及方法，该系统包括声波发射舱、声波接收舱、波速测定舱、压力控制装置和控制处理装置，压力控制装置，用于分别将声波发射舱、声波接收舱和波速测定舱内的压力保持为第一预设测定压力，控制处理装置，用于控制声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中，并控制声波接收舱中的声波接收器进入待测天然气水合物的第二预设钻孔中，声波发射器，用于发射声波信号，声波接收器，用于接收声波发射器发射的声波信号，并将接收到的声波信号发送至控制处理装置，控制处理装置，还用于根据接收到声波信号得到待测天然气水合物的波速，提高波速测定的效率。

Description

测定天然气水合物波速的系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及天然气水合物探测及研究装备技术领域，尤其涉及一种测定天然气水合物波速的系统及方法。

背景技术

天然气水合物属于非常规能源的一种，天然气水合物是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。天然气水合物纵、横波速特征是反应天然气水合物的结构、饱和度的重要参数，测量天然气水合物的波速对于研究和开发天然气水合物具有重要意义。

目前，在测量天然气水合物的波速时，一般利用弯曲元超声探测系统测量天然气水合物的波速，先将弯曲元插入天然气水合物样本的两端，控制发射弯曲元在脉冲电压下驱动悬臂梁作弯曲振动，产生相应的波信号，经样品传播后到达接收弯曲元，使之振动而产生电信号，然后利用频谱分析和小波分析技术，得到该样品对应的波速。

然而，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：当使用弯曲元超声探测系统测量波速时，需要进行的步骤较多，测量效率较低，且并未考虑压力对天然气水合物的影响，波速测量结果准确度较低。

发明内容

本发明实施例提供一种测定天然气水合物波速的系统及方法，以简化波速测量步骤，提高波速测量的效率以及提高波速测量结果的准确度。

第一方面，本发明实施例提供一种测定天然气水合物波速的系统，包括：声波发射舱、声波接收舱、波速测定舱、压力控制装置和控制处理装置；

所述声波发射舱和所述声波接收舱分别与所述波速测定舱连接，所述压力控制装置分别与所述声波发射舱、所述声波接收舱和所述波速测定舱连接；

所述压力控制装置，用于在测定波速的过程中，分别将所述声波发射舱、所述声波接收舱和所述波速测定舱内的压力保持为第一预设测定压力；

所述控制处理装置，用于控制所述声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中，并控制所述声波接收舱中的声波接收器进入待测天然气水合物的第二预设钻孔中；

所述声波发射器，用于在进入所述第一预设钻孔后，发射声波信号；

所述声波接收器，用于接收所述声波发射器发射的声波信号，并将接收到的声波信号发送至所述控制处理装置；

所述控制处理装置，还用于根据接收到声波信号得到待测天然气水合物的波速。

在一种可能的设计中，所述系统还包括钻孔舱，所述钻孔舱中包括与控制处理装置连接的所述钻孔组件；

所述控制处理装置控制所述钻孔组件移向波速测定舱放置的待测天然气水合物，并控制所述钻孔组件在待测天然气水合物上钻取第一预设深度的孔洞，以得到所述第一预设钻孔。

在一种可能的设计中，所述钻孔舱中还包括与所述控制处理装置连接的钻孔定位器；

所述钻孔定位器，用于测量钻孔组件的移动距离，并将所述移动距离发送至所述控制处理装置；

所述控制处理装置，还用于根据所述移动距离判断是否控制钻孔组件停止移动以及是否停止钻孔。

在一种可能的设计中，所述系统还包括分别与所述波速测定舱连接的水合物放置舱和水合物抓取舱；

所述控制处理装置控制所述水合物抓取舱中的抓取组件抓取所述水合物放置舱放置的待测天然气水合物，并控制抓取组件将待测天然气水合物移动至波速测定舱中的第一预设放置位置。

在一种可能的设计中，所述抓取组件包括分别与控制处理装置连接的机械手和第一伸缩杆；

所述第一伸缩杆的移动端上设有机械手；

所述控制处理装置控制所述第一伸缩杆的移动端移向水合物放置舱放置的待测天然气水合物，并控制所述机械手抓取所述待测天然气水合物。

在一种可能的设计中，所述水合物抓取舱还包括可视化组件；

所述可视化组件设于所述机械手与第一伸缩杆的连接处；

所述可视化组件，用于将在第一伸缩杆的移动端移向水合物放置舱的过程中拍摄的照片发送至所述控制处理装置；

所述控制处理装置，还用于根据所述照片确定所述机械手与所述待测天然气水合物的距离，并根据所述距离判断是否控制所述机械手抓取待测天然气水合物。

在一种可能的设计中，所述系统还包括分别与所述控制处理装置和所述声波接收器连接的信号处理装置；

所述信号处理装置，用于接收声波接收器发送的声波信号，并对接收到的声波信号进行滤波和放大处理，并将处理后的声波信号发送至所述控制处理装置。

在一种可能的设计中，所述声波发射器为横波发射探头和/或纵波发射探头。

第二方面，本发明实施例提供一种测定天然气水合物波速的方法，包括：

分别将声波发射舱、声波接收舱和波速测定舱内的压力保持为第一预设测定压力；

控制处理装置控制所述声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中，并控制所述声波接收舱中的声波接收器进入待测天然气水合物的第二预设钻孔中；

声波发射器在进入所述第一预设钻孔后，发射声波信号；

声波接收器接收所述声波发射器发射的声波信号，并将接收到的声波信号发送至所述控制处理装置；

控制处理装置根据接收到声波信号得到待测天然气水合物的波速。

在一种可能的设计中，所述控制处理装置控制所述声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中之前，还包括：

控制处理装置控制钻孔舱中的钻孔组件移向波速测定舱放置的待测天然气水合物，并控制所述钻孔组件在待测天然气水合物上钻取第一预设深度的孔洞，以得到所述第一预设钻孔。

本发明实施例提供了一种测定天然气水合物波速的系统及方法，所述系统包括声波发射舱、声波接收舱、波速测定舱、压力控制装置和控制处理装置，压力控制装置，用于在测定波速的过程中，分别将声波发射舱、声波接收舱和波速测定舱内的压力保持为第一预设测定压力，控制处理装置，用于控制声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中，并控制声波接收舱中的声波接收器进入待测天然气水合物的第二预设钻孔中，声波发射器，用于在进入第一预设钻孔后，发射声波信号，声波接收器，用于接收声波发射器发射的声波信号，并将接收到的声波信号发送至控制处理装置，控制处理装置，还用于根据接收到声波信号得到待测天然气水合物的波速，控制处理装置仅需控制声波发射器进入第一预设钻孔以及控制声波接收器进入第二预设钻孔，并控制进入第一预设钻孔的声波发射器发射声波信号，声波接收器接收经待测天然气水合物传播的声波信号，并发送至控制处理装置，控制处理装置进行相应的处理，得到对应的波速，简化波速测定的步骤，只需做简答提高波速测定的效率，且由于压力会对天然气水合物产生影响，且在测定过程中，通过压力控制装置控制天然气水合物所处环境的压力，避免压力变化对测定结果产生影响，提高测定结果的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的测定天然气水合物波速的系统的示意图；

图2为本发明另一实施例提供的测定天然气水合物波速的系统的示意图；

图3为本发明另一实施例提供的测定天然气水合物波速的系统的示意图；

图4为本发明一实施例提供的测定天然气水合物波速的方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的水合物转移过程的系统示意图；

图6为本发明实施例提供的钻孔过程的系统示意图；

图7为本发明实施例提供的波速测定过程的系统示意图。

附图标记说明：

110：声波发射舱；

111：声波发射器；

112：第二伸缩杆；

120：声波接收舱；

121：声波接收器；

122：第三伸缩杆；

130：波速测定舱；

131：第一卡紧组件；

140：压力控制装置；

150：控制处理装置；

160：钻孔舱；

161：钻孔组件；

60：第四伸缩杆；

61：钻头；

170：水合物放置舱；

171：第二卡紧组件；

180：水合物抓取舱；

181：抓取组件；

80：机械手；

81：第一伸缩杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明一实施例提供的测定天然气水合物波速的系统的示意图一，如图1所示，本实施例提供的一种测定天然气水合物波速的系统，包括：声波发射舱110、声波接收舱120、波速测定舱130、压力控制装置140和控制处理装置150。

声波发射舱110和声波接收舱120分别与波速测定舱130连接，压力控制装置140分别与声波发射舱110、声波接收舱120和波速测定舱130连接。

压力控制装置140，用于在测定波速的过程中，分别将声波发射舱110、声波接收舱120和波速测定舱130内的压力保持为第一预设测定压力。

控制处理装置150，用于控制声波发射舱110中的声波发射器111进入波速测定舱130中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中，并控制声波接收舱120中的声波接收器121进入待测天然气水合物的第二预设钻孔中。

声波发射器111，用于在进入第一预设钻孔后，发射声波信号。

声波接收器121，用于接收声波发射器111发射的声波信号，并将接收到的声波信号发送至控制处理装置150。

控制处理装置150，还用于根据接收到声波信号得到待测天然气水合物的波速。

在本实施例中，由于天然气水合物时在高压低温条件下才能稳定存在，因此，在测定天然气水合物的波速时，需要控制天然气水合物在测定过程中所处环境的压力。

在本实施例中，为了实现控制天然气水合物所处环境的压力，压力控制装置140在测定波速的过程中，间隔预设压力获取时间或实时获取声波发射舱110、声波接收舱120和波速测定舱130内的压力，若存在舱体内的压力不为第一预设测定压力，则将对应的舱体内的压力调节至第一预设测定压力，从而保持各个舱体的压力平衡，避免对天然气水合物造成影响，从而对波速测定的结果造成影响，降低测定结果的准确性。其中，此处的舱体为声波发射舱110、声波接收舱120或波速测定舱130。

其中，压力控制装置140获取舱体内的压力可以通过设置在各舱体上的压力传感器获取到。

其中，第一预设测定压力可以为波速测定舱130内的压力，压力控制装置140将各舱体内的压力调节第一预设测定压力，以使待测天然气水合物所处的环境的压力不变。

在本实施例中，压力控制装置140与各舱体通过管路连接，各管路上分别设有压力传感器，压力控制装置140通过各舱体对应的管路上的压力传感器采集的管路压力信息得到各舱体内的压力。

其中，可以通过蓄能器以及各管路设置的截止阀调节舱体内的压力。

如图1所示，各舱体之间通过可拆卸的法兰夹连接，方便实验人员对各舱体进行连接以及分离。

如图1所示，各舱体还包括球阀，从而使各舱体可以保持密封，当在测定过程中，需要使球阀处于开启状态时，开启球阀即可。

在一种可能的设计中，声波发射舱110还包括与控制处理装置150连接的发射定位器。

发射定位器，用于测量声波发射器111的移动距离，并将声波发射器111的移动距离发送至控制处理装置150。

控制处理装置150，还用于根据声波发射器111的移动距离判断是否控制声波发射器111停止移动。

在本实施例中，控制处理装置150通过发射定位器确定声波发射器111的移动距离，通过声波发射器111的移动距离判断声波发射器111是否到达预设发射位置，当声波发射器111到达预设发射位置后，其与样品接触，控制处理装置150控制声波发射器111停止运动，并控制其开始发射声波信号。

在一种可能的设计中，声波发射舱110还包括与控制处理装置150连接的第二伸缩杆112，第二伸缩杆112的移动端上设有声波发射器111。

控制处理装置150控制第二伸缩杆的移动端移向第一预设钻孔，以使声波发射器111进入第一预设钻孔。

在本实施例中，控制处理装置150通过第二伸缩杆的移动端的移动，从而实现控制声波发射器111的移动。

在本实施例中，为了减少装置，可以在第二伸缩杆上可以设置刻度，从而可以测量声波发射器111的移动距离，然后第二伸缩杆将移动距离发送至控制处理装置150，便无需发射定位器。

在一种可能的设计中，声波接收舱120还包括与控制处理装置150连接的接收定位器。

接收定位器，用于测量声波接收器121的移动距离，并将声波接收器121的移动距离发送至控制处理装置150。

控制处理装置150，还用于根据声波接收器121的移动距离判断是否控制声波接收器121停止移动。

在一种可能的设计中，声波接收舱120还包括与控制处理装置150连接的第三伸缩杆122，第三伸缩杆122的移动端上设有声波接收器121。

控制处理装置150控制第三伸缩杆122移向第二预设钻孔，以使声波接收器121进入第二预设钻孔。

在本实施例中，接收定位器和第三伸缩杆的工作过程、用途与上述发射定位器和第三伸缩杆的工作过程以及用途相同，在此，不再进行赘述。

在本实施例中，为了减少装置，可以在第三伸缩杆上可以设置刻度，从而可以测量声波接收器121的移动距离，然后第三伸缩杆将移动距离发送至控制处理装置150，便无需接收定位器。

如图1所示，波速测定舱130还包括的第一卡紧组件131，用于卡紧待测天然气水合物，避免待测天然气水合物在波速测定过程中晃动。

其中，第一卡紧组件131包括第一夹紧板、第二夹紧板、第一螺丝钉和第二螺丝钉。第一螺丝钉位于第一夹紧板上，第二螺丝钉位于第二夹紧板上，第一夹紧板和第二夹紧板相对设置在波速测定舱130内侧壁的上下两侧。

当需要固定待测天然气水合物时，实验人员可以手动第一螺丝钉和第二螺丝钉，从而使第一夹紧板和第二夹紧板上下移动，直至卡紧待测天然气水合物。

在一种可能的设计中，波速测定舱130还包括隔音层。

在一种可能的设计中，声波发射器111为横波发射探头和/或纵波发射探头。

在一种可能的设计中，声波接收器121为横波接收探头和/或纵波接收探头。

在本实施例中，当需要测定待测天然气水合物的横波波速时，便使用横波发射探头发射横波信号，使用横波接收探头接收横波发射探头发射的横波信号，控制处理装置150分析接收横波接收探头发送的接收到的横波信号得到相应的横波波形，从而根据横波波形得到待测天然气水合物的横波波速。

在本实施例中，当测定待测天然气水合物的纵波波速时，使用纵波发射探头和纵波接收探头测定纵波波速的过程与上述测定横波波速的过程相同，在此，不再进行赘述。

在一种可能的设计中，测定天然气水合物波速的系统还包括分别与控制处理装置150和声波接收器121连接的信号处理装置。

信号处理装置，用于接收声波接收器121发送的声波信号，并对接收到的声波信号进行滤波和放大处理，并将处理后的声波信号发送至控制处理装置150。

在本实施例中，为了提高波速测定结果的准确性，声波接收器121可以将接收到的声波信号先发送给信号处理装置，信号处理装置对接收到的声波信号进过滤波和放大处理，去除噪声信号，并放大波形，便于控制处理器对接收到的声波信号进行处理。

在本实施例中，控制处理装置150可以为电脑终端，也可以为单片机或控制器。

从上述描述可知，通过压力控制装置140可以保持各舱体内的压力，避免对天然气水合物造成影响，控制处理装置150控制声波发射器111进入待测天然气水合物的第一预设钻孔中，并控制声波接收器121进入待测天然气水合物的第二预设钻孔，当声波发射器111进入第一预设钻孔后，发射声波信号，声波接收器121接收声波信号，然后声波接收器121将接收到声波信号发送至控制处理装置150，控制处理装置150对接收到的声波信号进行分析，便可以得到待测天然气水合物的波速，测定步骤简单且比较少，无需复杂的装置，提高了波速测定效率。

在测定波速时，需要涉及到待测天然气水合物的第一预设钻孔和第二预设钻孔，下面将结合具体实施例说明如何得到第一预设钻孔和第二预设钻孔。

图2为本发明另一实施例提供的测定天然气水合物波速的系统的示意图二，如图2所示，测定天然气水合物波速的系统还包括钻孔舱160，钻孔舱160中包括与控制处理装置150连接的钻孔组件161。

控制处理装置150控制钻孔组件161移向波速测定舱130放置的待测天然气水合物，并控制钻孔组件161在待测天然气水合物上钻取第一预设深度的孔洞，以得到第一预设钻孔。

在本实施例中，当需要钻孔时，实验人员将钻孔舱160与波速测定舱130的一端进行连接，此时波速测定舱130仅与钻孔舱160进行连接。

如图2所示，钻孔舱160中还包括与控制处理装置150连接的钻孔定位器。

钻孔定位器，用于测量钻孔组件161的移动距离，并将移动距离发送至控制处理装置150。

控制处理装置150，还用于根据移动距离判断是否控制钻孔组件161停止移动以及是否停止钻孔。

在本实施例中，控制处理装置150获取钻孔组件161的移动距离，获取待测天然气水合物在波速测定舱130中所处的位置以及钻孔舱体长度，根据该移动距离、钻孔舱体长度和待测天然气水合物在波速测定舱130中所处的位置，判断钻孔组件161是否到达待测天然气水合物在波速测定舱130中所处的位置，若判断出已到达，则控制钻孔组件161进行钻孔，当控制钻孔组件161在待测天然气水合物上钻取第一预设深度的孔洞后，则控制钻孔组件161停止钻孔。例如，移动距离为a，钻孔舱体长度为b，待测天然气水合物在波速测定舱中所处的位置为c，则判断a减b得到的差值是否为c，若为c，则钻孔组件已经到达待测天然气水合物在波速测定舱130中所处的位置。

在本实施例中，钻孔舱160中也可以包括可视化组件，并通过可视化组件判断是否控制是否可以

在一种可能的设计中，上述波速测定舱中的第一卡紧组件，用于卡紧待测天然气水合物，避免待测天然气水合物在钻孔过程中晃动。

在一种可能的设计中，钻孔组件161包括第四伸缩杆60和设于第四伸缩杆60移动端上的钻头61。

控制处理装置150控制第四伸缩杆60的移动端移向波速测定舱130放置的待测天然气水合物移动，当到达待测天然气水合物所处的位置时，则控制第四伸缩杆60的移动端停止移动，并控制钻头61在待测天然气水合物钻取预设深度的孔洞，以得到第一预设孔洞。

在本实施例中，当在待测天然气水合物上的一侧钻取第一预设孔洞后，将钻孔舱160与波速测定舱130的另一端进行连接，按照上述钻取第一预设孔洞的方法，在待测天然气水合物的对侧上钻取第二预设孔洞。

在一种可能的设计中，在钻孔的过程中，钻孔舱160与波速测定舱130连接，也需要保持钻孔舱160与波速测定舱130内的压力平衡，因此，压力控制装置140通过管路与上述钻孔舱160和波速测定舱130连接，调节钻孔舱160内的压力，以使钻孔舱160与波速测定舱130内的压力相同。

由于待测天然气水合物一般是放置在水合物放置舱170的，因此，在测定天然气水合物的波速时，需要先将水合物放置舱170内的待测天然气水合物转移至波速测定舱130内。下面将结合具体的实施例说明如何将水合物放置舱170内的待测天然气水合物转移至波速测定舱130内。

图3为本发明另一实施例提供的测定天然气水合物波速的系统的示意图三，如图3所示，测定天然气水合物波速的系统还包括分别与波速测定舱130连接的水合物放置舱170和水合物抓取舱180。

控制处理装置150控制水合物抓取舱180中的抓取组件181抓取水合物放置舱170放置的待测天然气水合物，并控制抓取组件181将待测天然气水合物移动至波速测定舱130中的第一预设放置位置。

在本实施例中，当将水合物放置舱170内的待测天然气水合物转移至波速测定舱130内时，波速测定舱130的一端与水合物放置舱170连接，另一端与水合物抓取舱180连接。

在本实施例中，水合物放置舱170用于存放待测天然气水合物，水合物放置舱170中还包括第二卡紧组件171，其用于使待测天然气水合物在运输过程中保持固定，避免损坏待测天然气水合物。

其中，第二卡紧组件171与其它舱体中的卡紧组件的结构相同，在此不再进行赘述。

如图3所示，抓取组件181包括分别与控制处理装置150连接的机械手80和第一伸缩杆81。

第一伸缩杆81的移动端上设有机械手80。

控制处理装置150控制第一伸缩杆81的移动端移向水合物放置舱170放置的待测天然气水合物，并控制机械手80抓取待测天然气水合物。

如图3所示，水合物抓取舱180还包括可视化组件。

可视化组件设于机械手80与第一伸缩杆81的连接处。

可视化组件，用于将在第一伸缩杆81的移动端移向水合物放置舱170的过程中拍摄的照片发送至控制处理装置150。

控制处理装置150，还用于根据照片确定机械手80与待测天然气水合物的距离，并根据距离判断是否控制机械手80抓取待测天然气水合物。

在本实施例中，可视化组件包括摄像头和/或照明器。摄像头用于在第一伸缩杆81的移动端移向水合物放置舱170的过程中，拍摄照片，并将拍摄的照片发送至控制处理装置150，拍摄的照片中包括机械手80和待测天然气水合物，根据拍摄的照片确定出机械手80与待测天然气水合物的距离，若该距离小于预设抓取距离，则控制第一伸缩杆81停止运动，并控制机械手80抓取待测天然气水合物。

在本实施例中，水合物抓取舱180还包括与控制处理装置150连接的抓取定位器，抓取定位器测量机械手80的移动距离，并将机械手80的移动距离发送至控制处理装置150。

控制处理装置150，还用于根据机械手80的移动距离判断是否控制第一伸缩杆81停止移动以及控制机械手80是否放置待测天然气水合物。

在本实施例中，抓取定位器测量机械手80的移动距离，然后控制处理装置150根据该移动距离判断出机械手80在从水合物放置舱170移向波速测定舱130的过程中，是否已经到达波速测定舱130中的第一预设放置位置，例如，机械手的初始放若已经到达，则控制机械手80将待测天然气水合物放置在第一预设放置位置，即停止移动待测天然气水合物，实现待测天然气水合物的转移。

其中，控制处理装置根据机械手的移动距离判断是否控制第一伸缩杆81停止移动以及控制机械手80是否放置待测天然气水合物。例如，获取水合物抓取舱体长度为d，第一预设放置位置为c，机械手的移动距离为e，判断e减去d得到的差值是否为c，若为c，则控制第一伸缩杆81停止移动以及控制机械手80放置待测天然气水合物。

在一种可能的设计中，在将水合物放置舱170内的待测天然气水合物转移至波速测定舱130内的过程中，波速测定舱130的一端与水合物放置舱170连接，另一端与水合物抓取舱180连接，也需要保持水合物放置舱170、水合物抓取舱180与波速测定舱130内的压力平衡，因此，压力控制装置140通过管路与上述水合物放置舱170、水合物抓取舱180和波速测定舱130连接，调节水合物放置舱170和水合物抓取舱180的压力，以使水合物放置舱170、水合物抓取舱180的内力和波速测定舱130内的压力相同。

在一种可能的设计中，上述所使用的定位器(例如，抓取定位器)可以为直线位移传感器，也可以为其它可以测量移动距离的器件，在此不做任何限定。

图4为本发明实施例提供的测定天然气水合物波速的方法的流程示意图一。如图4所示，该方法包括：

分别将声波发射舱、声波接收舱和波速测定舱内的压力保持为第一预设测定压力。

控制处理装置控制声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中，并控制声波接收舱中的声波接收器进入待测天然气水合物的第二预设钻孔中。

声波发射器在进入第一预设钻孔后，发射声波信号。

声波接收器接收声波发射器发射的声波信号，并将接收到的声波信号发送至控制处理装置。

控制处理装置根据接收到声波信号得到待测天然气水合物的波速。

在本实施例中，待测天然气水合物的波速包括横波波速和纵波波速，当控制处理装置接收到的声波信号为横波信号时，则分析横波信号对应的波形，计算得到待测天然气水合物的横波波速，当控制处理装置接收到的声波信号为纵波信号时，则分析纵波信号对应的波形，计算得到待测天然气水合物的纵波波速。

在一种可能的设计中，控制处理装置控制声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中之前，还包括：控制处理装置控制钻孔舱中的钻孔组件移向波速测定舱放置的待测天然气水合物，并控制钻孔组件在待测天然气水合物上钻取第一预设深度的孔洞，以得到第一预设钻孔。

下面通过一个具体的应用实例，对图1和图3的测定天然气水合物波速的实验过程进行详细的描述描述如下：

(1)水合物转移准备过程：将水合物抓取舱、波速测定舱和水合物放置舱通过密封法兰夹串联对接，此时将各个球阀均设置为关闭状态。打开压力控制装置通过各分支管路向各舱体内施加压力，通过各个舱体内的压力传感器来控制压力的增减，待各舱体与水合物放置舱内的压力一致时，加压完毕，使得整个串联的各个舱体内压力平衡，之后打开除水合物放置舱中最右侧球阀之外的所有球阀，如图3所示。

(2)水合物转移过程：控制处理装置控制第一伸缩杆将设有机械手的移动端向水合物放置舱内放置的待测天然气水合物的方向移动，通过抓取定位器确定抓取装置的移动位置(参加图5中的图a)，根据可视化组件拍摄的照片确定机械手与待测天然气水合物的距离，待机械手靠近待测天然气水合物(即机械手与待测天然气水合物的距离小于预设抓取距离)后，利用机械手抓取水合物放置舱内的待测天然气水合物，并将待测天然气水合物移动至波速测定舱中，之后第一伸缩杆连同机械手移出波速测定舱，关闭各舱体内的所有球阀，将波速测定舱单独取出备用，具体过程示于图5。

(3)钻孔过程：通过波速测定舱中的第一卡紧组件将待测天然气水合物卡紧，将钻孔舱与波速测定舱的一侧密封连接。此时各舱体内的球阀均处于关闭状态，压力控制装置通过各分支管路向各功能舱室内加压力，通过各个舱体内的压力传感器来控制压力的增减，待钻孔舱与波速测定舱的压力一致时，加压完毕，使得整个串联的功能舱体内压力平衡，之后打开钻孔舱的球阀和波速测定舱中与钻孔舱相连的一端设置的球阀，波速测定舱的另一端设置的球阀处于关闭状态(如图6中的图a所示)。控制第四伸缩杆上带有钻头的移动端向波速测定舱内放置待测天然气水合物方向移动，通过钻孔定位器确定钻头的移动位置，待钻头到达待测天然气水合物放置的位置后，停止移动，打开钻头，在待测天然气水合物的一侧表面钻孔(如图6中的图b所示)。钻孔完毕后，将钻头移出波速测定舱，关闭所有球阀，泄掉高压钻孔舱的压力，打开法兰夹。重复上述钻孔步骤再在另一侧进行钻孔(如图6中的图c和图d所示)。钻孔完毕后将钻头移出样品高压波速测试舱。关闭所有球阀，通过压力控制装置，泄掉钻孔舱内的压力，打开法兰夹，将波速测定舱单独取出备用(如图6中的图e所示)。

(4)波速测定过程：分别将声波发射舱和声波接收舱通过法兰夹连于样品高压波速测试舱两侧。当测量纵波波速时，声波发射舱和声波接收舱内的探头均为纵波探头，当测量横波波速时，声波发射舱和接收舱内的探头均为横波探头(如图7中的图a所示)，此时球阀均处于关闭状态。压力控制装置通过各分支管路向各功能舱室内加压力，通过各个功能舱体内的压力传感器来控制压力的增减，待各功能舱体与波速测定舱内的压力一致时，加压完毕，使得整个串联的各个舱体内压力平衡，之后打开所有球阀。分别控制声波发射舱和接收舱中的伸缩杆将设有探头的移动端向待测天然气水合物的方向移动，通过发射定位器确定声波发射探头的移动位置，通过接收定位器确定声波接收探头的移动位置，待声波发射探头和声波接收探头进入之前钻好的中，且探头前端与样品接触后停止移动(如图7中的图b所示)。声波发射探头发射信号，声波接收探头接收信号，并通过滤波器和放大器将声波信号进行过滤和放大，然后将其存入控制处理装置，控制处理装置对处理后的声波信号进行相应处理，得到待测天然气水合物的横波波速。当波速测定完成后，将声波探头移出波速测定舱，关闭所有球阀(如图7中的图c所示)。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种测定天然气水合物波速的系统，其特征在于，包括：声波发射舱、声波接收舱、波速测定舱、压力控制装置和控制处理装置；

所述声波发射舱和所述声波接收舱分别与所述波速测定舱连接，所述压力控制装置分别与所述声波发射舱、所述声波接收舱和所述波速测定舱连接；

所述压力控制装置，用于在测定波速的过程中，分别将所述声波发射舱、所述声波接收舱和所述波速测定舱内的压力保持为第一预设测定压力；

所述控制处理装置，用于控制所述声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中，并控制所述声波接收舱中的声波接收器进入待测天然气水合物的第二预设钻孔中；

所述声波发射器，用于在进入所述第一预设钻孔后，发射声波信号；

所述声波接收器，用于接收所述声波发射器发射的声波信号，并将接收到的声波信号发送至所述控制处理装置；

所述控制处理装置，还用于根据接收到声波信号得到待测天然气水合物的波速；

其中，所述系统还包括钻孔舱，所述钻孔舱中包括与控制处理装置连接的所述钻孔组件；

所述控制处理装置控制所述钻孔组件移向波速测定舱放置的待测天然气水合物，并控制所述钻孔组件在待测天然气水合物上钻取第一预设深度的孔洞，以得到所述第一预设钻孔；

其中，所述系统还包括分别与所述波速测定舱连接的水合物放置舱和水合物抓取舱；

所述控制处理装置控制所述水合物抓取舱中的抓取组件抓取所述水合物放置舱放置的待测天然气水合物，并控制抓取组件将待测天然气水合物移动至波速测定舱中的第一预设放置位置；

其中，所述抓取组件包括分别与控制处理装置连接的机械手和第一伸缩杆；

所述第一伸缩杆的移动端上设有机械手；

所述控制处理装置控制所述第一伸缩杆的移动端移向水合物放置舱放置的待测天然气水合物，并控制所述机械手抓取所述待测天然气水合物；

其中，所述水合物抓取舱还包括可视化组件；

所述可视化组件设于所述机械手与第一伸缩杆的连接处；

所述可视化组件，用于将在第一伸缩杆的移动端移向水合物放置舱的过程中拍摄的照片发送至所述控制处理装置；

所述控制处理装置，还用于根据所述照片确定所述机械手与所述待测天然气水合物的距离，并根据所述距离判断是否控制所述机械手抓取待测天然气水合物。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述钻孔舱中还包括与所述控制处理装置连接的钻孔定位器；

所述钻孔定位器，用于测量钻孔组件的移动距离，并将所述移动距离发送至所述控制处理装置；

所述控制处理装置，还用于根据所述移动距离判断是否控制钻孔组件停止移动以及是否停止钻孔。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括分别与所述控制处理装置和所述声波接收器连接的信号处理装置；

所述信号处理装置，用于接收声波接收器发送的声波信号，并对接收到的声波信号进行滤波和放大处理，并将处理后的声波信号发送至所述控制处理装置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声波发射器为横波发射探头和/或纵波发射探头。

5.一种测定天然气水合物波速的方法，其特征在于，包括：

分别将声波发射舱、声波接收舱和波速测定舱内的压力保持为第一预设测定压力；

控制处理装置控制所述声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中，并控制所述声波接收舱中的声波接收器进入待测天然气水合物的第二预设钻孔中；

声波发射器在进入所述第一预设钻孔后，发射声波信号；

声波接收器接收所述声波发射器发射的声波信号，并将接收到的声波信号发送至所述控制处理装置；

控制处理装置根据接收到声波信号得到待测天然气水合物的波速；

其中，所述控制处理装置控制所述声波发射舱中的声波发射器进入波速测定舱中放置的待测天然气水合物的第一预设钻孔中之前，还包括：

控制处理装置控制钻孔舱中的钻孔组件移向波速测定舱放置的待测天然气水合物，并控制所述钻孔组件在待测天然气水合物上钻取第一预设深度的孔洞，以得到所述第一预设钻孔；

其中，所述方法还包括：

所述控制处理装置控制水合物抓取舱中的抓取组件抓取水合物放置舱放置的待测天然气水合物，并控制抓取组件将待测天然气水合物移动至波速测定舱中的第一预设放置位置；

其中，所述方法还包括：

所述控制处理装置控制第一伸缩杆的移动端移向水合物放置舱放置的待测天然气水合物，并控制机械手抓取所述待测天然气水合物；

其中，所述方法还包括：

可视化组件将在第一伸缩杆的移动端移向水合物放置舱的过程中拍摄的照片发送至所述控制处理装置；

所述控制处理装置根据所述照片确定所述机械手与所述待测天然气水合物的距离，并根据所述距离判断是否控制所述机械手抓取待测天然气水合物。

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