CN111380745B - 一种可燃冰分解速率的测量装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可燃冰分解速率的测量装置与方法，所述装置包括：样品夹持器；与所述样品夹持器通过调温管线连接的调温系统；与所述样品夹持器通过调温管线连接的驱动泵；所述样品夹持器用于夹持可燃冰样品；所述调温系统能够调节所述调温管线内流体的温度至预定温度；所述驱动泵用于驱动管线内的流体流动。所述方法包括：获取第一横向磁化矢量值；获取第二横向磁化矢量以及第二横向磁化矢量所对应的时间；记录所述第二横向磁化矢量随时间不发生改变时的初始值、以及所述初始值对应的时间；根据所述第一横向磁化矢量值、所述初始值、以及所述时间值确定所述可燃冰样品的分解速率。本发明能够实现可燃冰的分解速率的精确测量。

Description

一种可燃冰分解速率的测量装置与方法

技术领域

本申请涉及可燃冰开采的技术领域，特别涉及一种可燃冰分解速率的测量装置与方法。

背景技术

可燃冰分布于深海沉积物或永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的结晶物质。可燃冰是目前世界各国都在使用的重要能源，因此，可燃冰的开采过程非常重要。

在一种可燃冰的开采方法中，首先将可燃冰从地层中取出，再将可燃冰相变分解，进而收集可燃冰的分解产物作为能源使用。可燃冰的相变分解即为可燃冰由固体相变分解为烷烃类气体与水，其中，烷烃类气体作为能源可进一步被使用。

然而，可燃冰的相变分解速率会因温度环境的不同而改变，而可燃冰的分解效率影响着后期能源的使用效率。因此，研究可燃冰的分解速率很有必要，对可燃冰分解速率的研究中，首先需要对分解速率精准测量。

目前，测量可燃冰分解速率的方法很多，例如电学、声学等方法。在对实验室中的可燃冰样品的分解速率进行测量时，实验室所用的可燃冰样品尺寸较小，因此对可燃冰分解速率的精度值要求更高。

可燃冰在分解过程中会影响环境，但是，上述的测量方法易受环境改变的影响，无法获得较小尺寸可燃冰的较高精度值的分解速率。因为精确度对于实验结果的影响很大，因此这会上述测量方法测量尺寸小的可燃冰时，会影响实验结果的准确性。

另外，上述的测量方法也对可燃冰样品的孔隙尺寸要求较高，这就使得应用上述测量方法测量时需要将可燃冰样品压实至目标孔隙尺寸。但是，如此处理会对可燃冰样品造成损伤，导致可燃冰样品进一步的利用受到限制影响。

发明内容

经过发明人研究发现，温度这一参数对可燃冰分解过程有着重要的影响，然而，因为可燃冰相变分解会影响环境温度，无法保持温度参数的稳定，从而并不能观测出温度这一参数对可燃冰分解速率的直接影响。

因此发明人通过长时间研究设计出可燃冰分解速率的测量装置与方法，可以保证可燃冰处于温度参数不变的条件下来测量可燃冰的分解速率。从而可以进一步地将从不同温度参数下的可燃冰分解速率进行对比，进而得出温度参数这一变量对可燃冰分解的影响。

本发明的目的是提供一种可燃冰分解速率的测量装置与方法，能够克服现有技术的缺陷，其能够解决上述问题中的至少一个。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种可燃冰分解速率的测量装置，包括：

样品夹持器；所述样品夹持器用于夹持可燃冰样品；所述样品夹持器包括射频组件、容纳组件、外壳；所述容纳组件具有用于放置所述可燃冰样品的腔体；所述外壳与所述容纳组件之间形成流体流动空间，所述流体流动空间用于为所述可燃冰样品调温；所述射频组件位于所述流体流动空间，所述射频组件用于发射电磁信号；

与所述样品夹持器通过调温管线连接的调温系统；所述调温系统能够调节所述调温管线内流体的温度至预定温度；所述调温管线与所述流体流动空间相连通以使所述管线内流体流入所述空间、以及所述空间内的流体流入所述管线；

与所述样品夹持器通过调温管线连接的驱动泵；所述驱动泵用于驱动管线内的流体流动。

在一个优选的实施方式中，所述射频组件套设于所述容纳组件外；其中，所述射频组件包括：镂空管、射频线圈；所述镂空管为中空的管状结构；所述镂空管的管壁设有多个孔；所述射频线圈穿设于镂空管壁的孔中。

在一个优选的实施方式中，所述测量装置还包括磁感装置；所述磁感装置与所述射频组件相配合能够测量流体的横向磁化矢量；所述磁感装置能够放置所述样品夹持器。

在一个优选的实施方式中，所述磁感装置包括岩心核磁分析仪。

在一个优选的实施方式中，所述可燃冰分解速率的测量装置包括恒速恒压调节件，所述恒速恒压调节件通过所述调温管线连接于所述调温系统与所述驱动泵之间；

所述恒速恒压调节件用于使所述管线流体的速度和/或压力保持稳定。

在一个优选的实施方式中，所述样品夹持器两端设有沿样品夹持器长度方向的贯通孔，所述贯通孔用于连通所述调温管线与流动空间；所述流动空间为环形空间结构。

在一个优选的实施方式中，所述调温系统包括液浴槽，调温器；所述液浴槽内设有调温液；

所述调温器用于调节所述调温液的温度至预定温度；

所述调温液用于与浸没于所述调温液中的管线内流体进行热量交换。

在一个优选的实施方式中，所述驱动泵连接于所述样品夹持器与所述调温系统之间，所述驱动泵连接于所述样品夹持器的下游。

在一个优选的实施方式中，所述预定温度在-30℃到60℃的温度范围中取值。

在一个优选的实施方式中，所述调温管线内的流体为不含氢的流体；所述调温液包括乙二醇与水混合的配比液。

在一个优选的实施方式中，所述管线外包裹有隔热材料。

在一个优选的实施方式中，所述容纳组件的材料为无铁磁性材料；所述镂空管的材料为无氢无磁材料。

在一个优选的实施方式中，所述调温管线具有螺旋延伸的热交换部，所述热交换部用于浸于所述调温液以使所述管线内流体与所述调温液进行热量交换。

在一个优选的实施方式中，所述液浴槽还盖有槽盖，所述槽盖上具有隔热材料。

在一个优选的实施方式中，所述管线外包裹有隔热材料。

一种采用所述测量装置的可燃冰分解速率的测量方法，所述可燃冰分解速率的测量方法包括以下步骤：

获取预定量的第一流体的第一横向磁化矢量值；所述第一流体为预定比例甲烷和水的混合物；

获取可燃冰样品分解成的第二流体的第二横向磁化矢量以及第二横向磁化矢量所对应的时间；

记录所述第二横向磁化矢量随时间不发生改变时的初始值、以及所述初始值对应的时间；

根据所述第一横向磁化矢量值、所述初始值、以及所述时间值确定所述可燃冰样品的分解速率。

在一个优选的实施方式中，所述确定所述可燃冰的分解速率的步骤包括：

根据所述第一横向磁化矢量值、所述初始值、所述预定量确定第二流体量；

根据所述第二流体量、所述初始值对应的时间确定所述可燃冰样品的分解速率。

在一个优选的实施方式中，所述确定所述第二流体量步骤采用如下公式计算：

其中，Y为第二流体量，单位为mg或ml；M0、M1为横向磁化矢量；X为预定量，单位为mg或ml。

在一个优选的实施方式中，所述确定所述可燃冰样品的分解速率步骤采用如下公式计算：

其中，V为可燃冰样品的分解速率，Y为第二流体量，T为所述初始值对应的时间。

本申请的技术方案具有以下有益效果：

本申请中的可燃冰分解速率的测量装置与测量方法，通过将可燃冰置于样品夹持器，并通过设置调温系统、驱动泵有效地解决了实验室中可燃冰样品的分解速率不能被准确测量的难题，利用了核磁共振技术对可燃冰样品分解速率进行了精确测量，并且提供了控温的手段，可以实现在控温条件下利用核磁分析仪对可燃冰样品分解速率的精准测量。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

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为本申请实施方式中的可燃冰分解速率的测量装置的示意图；

图2为图1中样品夹持器的示意图；

图3为图1中射频线圈的示意图；

图4为图1中镂空管的示意图；

图5是本申请实施方式中第二流体的横向磁化矢量随时间变化的曲线图；

图6为本申请实施方式中的可燃冰分解速率的测量方法的示意图。

附图标记：

2、样品夹持器；21、镂空管；22、射频线圈；23、外壳；24、容纳组件；25、流体流动空间；26、装配件；3、驱动泵；4、调温系统；41、液浴槽；5、恒速恒压调节泵；6、可燃冰样品。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请实施方式提供一种可燃冰分解速率的测量装置与方法，图1为本申请实施方式中的可燃冰分解速率的测量装置的示意图。如图1所示，所示可燃冰分解速率的测量装置包括：样品夹持器2、调温系统4、驱动泵3。

所述样品夹持器2用于夹持可燃冰样品6。如图2所示，所述样品夹持器2包括射频组件、容纳组件24、外壳23。其中，所述射频组件可以套设于所述容纳组件24外。当然，所述样品夹持器还包括许多装配件26。

所述容纳组件24具有用于放置所述可燃冰样品6的腔体。所述外壳23与所述容纳组件24之间形成流体流动空间25，所述流体流动空间25用于为所述可燃冰样品6调温；所述射频组件位于所述流体流动空间25。

所述调温系统4与所述样品夹持器2通过调温管线连接。所述调温系统4能够调节所述调温管线内流体的温度至预定温度。所述调温管线与所述流体流动空间25相连通以使所述管线内流体流入所述空间、以及所述空间内的流体流入所述管线。

所述驱动泵3与所述样品夹持器2通过调温管线连接。所述驱动泵3用于驱动管线内的流体流动。

本申请实施方式中的可燃冰分解速率的测量装置，通过将可燃冰置于样品夹持器2，并通过设置调温系统4、驱动泵3有效地解决了实验室中可燃冰样品6的分解速率不能被准确测量的难题，提供了精准控温的手段，可以实现在控温条件下对可燃冰样品6分解速率的精准测量。

进一步地，所述测量装置还可以包括磁感装置。所述磁感装置能够测量流体的横向磁化矢量，所述磁感装置能够放置所述样品夹持器2。因为可燃冰分解后的流体中富含氢原子，其中氢原子核是进行核磁观测的重要条件。另外，通过核磁共振技术测量分解速率，没有可燃冰样品6是否压实的要求以及核磁共振技术对可燃冰孔隙尺寸的要求较低。因此可以利用核磁分析仪对可燃冰样品6的分解速率进行测量。

又因为可燃冰样品6的结构与岩石的结构较为相似，其中，将所述样品夹持器2置于核磁分析仪内，优选的，所述核磁分析仪可以为岩心核磁分析仪，以便对可燃冰样品6的分解速率进行测量。在用所述核磁分析仪对可燃冰样品6测量结束后，由于样品没有任何损伤。所以核磁共振测量后的可燃冰样品6能够进行其它一些破坏性的实验，这使得可燃冰样品6的利用率大大提高了。

优选的，如图3-图4所示，为便于磁感装置测量样品分解后流体的磁化矢量。所述测量装置还设有射频组件，所述磁感装置与所述射频组件相配合能够测量流体的横向磁化矢量。所述射频组件包括：镂空管21、射频线圈22。所述镂空管21为中空的管状结构；所述镂空管21的管壁设有多个孔。所述射频线圈22穿设于镂空管21壁的孔中。如此设置可以实现镂空管21与射频线圈22一体化利于精确测量。

具体地，所述镂空管21的材料优选为无氢无磁材料，例如聚四酯附乙烯材料。这样才不会影响核磁分析仪内的磁场分布，进而不会影响核磁分析仪测量得到的结果。

所述镂空管21为中空的管状结构；所述镂空管21的管壁设有多个孔。所述射频线圈22穿设于镂空管21壁的孔中。具体的，所述射频线圈22一般是铜制的，所述射频组件的主要作用是发射脉冲和接受电磁信号与磁感装置(核磁分析仪)配合工作从而对流体进行核磁测量。

所述镂空管21管壁上设有许多孔，所述射频线圈22穿设于所述孔中，即嵌入所述管壁，从而实现了镂空管21与所述射频线圈22一体化的设计。

所述射频线圈22嵌入所述镂空管21管壁如此设置，使得镂空管21与射频线圈22一体化，即所述镂空管21与射频线圈22可以看成一个整体。这就避免了一般情况下，需要在样品夹持器2外添加一个射频线圈22来用于核磁测量的情形。

由于核磁分析仪测量的是射频线圈22包围的空间里的信号，如果将所述射频线圈22套于样品夹持器2外，射频线圈22与样品之间会有样品夹持器2的一些部件，这些部件也会产生信号。导致核磁分析仪测量时会测得除样品外的许多的多余信号(即噪声)。因此会使得最终得到的可燃冰分解速率并不准确。

基于此考虑，射频线圈22一体化(所述射频线圈22嵌入所述镂空管21管壁)的设计能够使核磁共振分析仪获得更小噪声的测量数据，提高了信噪比。从而能够更加精确地得到更可靠的可燃冰分解速率，能够更加可靠地分析可燃冰分解时的规律。

如图2所示，所述容纳组件24具有用于放置所述可燃冰样品6的腔体。具体的，所述容纳组件24的材料为无铁磁性材料。所述外壳23与所述容纳组件24之间形成流体流动空间25，所述流体流动空间25用于为所述可燃冰样品6调温，所述射频组件位于所述流体流动空间25。

具体的，所述腔体用于放置所述可燃冰样品6。因为核磁测量使用的容纳组件24材料为无氢、无铁磁性的物质，这样不会影响核磁分析仪内的磁场分布，进而不会影响核磁分析仪测量得到的结果，保证结果的准确性。

所述外壳23与所述容纳组件24之间形成流体流动空间25，所述流体流动空间25用于为所述可燃冰样品6调温，所述射频组件位于所述流体流动空间25。其中，所述流动空间用于容纳流体对腔体内的样品进行调温。

具体的，由于所述射频组件将所述流体流动空间25分隔为两部分，即所述镂空管21与所述腔体之间的内流动空间、和所述镂空管21与所述外壳23之间的外流动空间。内流动空间和外流动空间经镂空管21上的孔相通。其中，内流动空间与所述腔体直接接触可以直接给样品传热。所述镂空管21与所述外壳23之间的外流动空间可以容纳更多的流体，以避免发生外界和所述镂空管21与所述腔体之间的内流动空间有能量交换，而导致给样品传热的流动流动空间25的温度变化非常大的情况，如此可以有效保证实验准确性。

所述驱动泵3与所述样品夹持器2通过调温管线连接。所述驱动泵3用于驱动管线内的流体流动。具体的，所述驱动泵3连接于所述样品夹持器2与所述调温系统4之间，所述驱动泵3连接于所述样品夹持器2的下游。因为所述驱动泵3在工作时会产生额外能量导致管线内流体温度的改变，因此所述驱动泵3设于所述样品夹持器2的下游，以及所述调温系统4的上游，这就避免了经驱动泵3改变温度的流体会经过样品的情况。

当所述样品夹持器2设置于所述调温系统4的下游时，经驱动泵3温度改变的流体，流体经过调温系统4的作用能够恢复原来的温度，因而经过样品夹持器2的流体的温度仍会保持不变。可避免了由于驱动泵3的工作，产生的额外能量导致为样品调温的流体温度改变的情况。

其中，所述调温管线内的流体为不含氢的流体，具体的，所述管线内的流体可以是全氟油，当然，本申请并不做唯一限定。由于全氟油不含氢，因此在核磁测量时其不会对测量结果产生影响，另外，全氟油能够在低温条件下工作，能够满足实验对温度的需求。

在一个具体的实施方式中，所述调温系统4包括液浴槽41，调温器；所述液浴槽41内设有调温液；所述调温器用于调节所述调温液的温度。具体的，所述调温器可以为ThermoScientific(赛默飞世尔科技)的AC200-A40恒温循环器。所述液浴槽41还盖有槽盖，所述槽盖上具有隔热材料用于保温隔热。同理，所述管线外可以包裹有隔热材料用于保温隔热。

所述调温液用于调节所述浸于所述调温液中的管线内流体的温度。所述调温系统4调节的温度可以控制在-40℃到100℃温度范围内的任何温度，所述预定温度可以为一固定值，也可以为范围值。进一步的，所述预定温度可以在-30℃到60℃的温度范围中取值。

具体的，所述液浴槽41内设有调温液，所述调温液可以为乙二醇与水合适比例混合的配比液。虽然核磁共振测量的是流体的横向磁化矢量，但是由于乙二醇与水合适比例的配比液中不含氢、不含铁磁性的物质，因此并不会影响核磁分析仪测得的可燃冰分解得到流体的横向磁化矢量值的准确性。而且所述乙二醇与水一定比例的配比液在低温下不会产生相变，因而也不会影响核磁共振测量得到的数据的准确度。

所述液浴槽41内的调温液可经过所述调温器调温，达到工作人员预定想要的温度后，再对浸于所述调温液中的管线内的流体进行调温。优选的，所述调温管线具有螺旋延伸的热交换部，所述热交换部用于浸于所述调温液以使所述管线内流体与所述调温液进行热量交换。浸于所述调温液的管线可以呈螺旋状。这样的螺旋状管线设计能够使管线流体在液浴槽41内与调温液充分地进行能量交换。

在一个优选的实施方式中，所述样品夹持器2两端设有沿样品夹持器2长度方向的贯通孔，所述贯通孔用于连通所述调温管线与流动空间。所述流动空间为环形空间结构。

如图1所示，所述样品夹持器2两端之间设有贯通孔用于连接管线与流动空间；所述贯通孔用于提供流体流入所述流体流动空间25的通道；所述流动空间为环空结构。流动空间的环空设计使得只需在样品夹持器2的上部或下部中的其中一个的两端设置所述贯通孔即可。因为当所述流动空间为环空结构时，不论是在样品夹持器2的上部流动空间还是在下部流动空间，当所述流体在恒定流速时，所述流体都可以充满整个上部和下部的流动空间。

所述样品夹持器2两端连接管线，所述样品夹持器2一端的管线内的流体经过所述流动空间，通过所述流动空间流入另一端的管线内。所述流体流动空间25内的流体经调温系统4调温后可以对腔体内的可燃冰样品6进行调温促使其相变分解。如上所述，所述流体流动空间的流体为全氟油，因此不会对核磁分析仪的测量产生什么影响。

所述样品夹持器2用于夹持样品，并且所述样品夹持器2可以利用所述流体流动空间25中经调温的流体对被所述流体流动空间25包围的可燃冰样品6进行调温，使所述可燃冰样品6经调温(具体可以为加热后)，进行相变分解。

在一个实施方式中，所述可燃冰分解速率测量装置可以包括恒速恒压调节件，具体的，所述恒速恒压调节件可以为恒速恒压调节泵5。其中，所述恒速恒压调节泵5能够使所述循环流体在管线内的流速与压力保持稳定，保证了测量的可靠性与精度。

综上所述，所述流体经过调温系统4调温，所述流体同时经驱动泵3驱动，在整套管线内循环流动。流体在流经样品夹持器2时会对样品进行调温，具体可为加温。这样可燃使可燃冰样品6进行相变分解。与此同时，所述核磁分析仪对分解得到的流体的横向磁化矢量进行测量并记录。在流体流动时，所述恒速恒压调节泵5保持循环流体的流速与压力，保证整套装置工作的稳定性与可靠性。即本装置利用了核磁共振够技术对可燃冰样品6分解速率进行了精确测量，并且提供了控温的手段，可以实现在控温条件下利用核磁分析仪对可燃冰样品6分解速率的精准测量。

如图6所示，本申请实施方式还提供一种可燃冰分解速率的测量方法，该测量方法可以采用但不限于任一上述实施方式中的测量装置。其中，可燃冰分解速率的测量方法包括以下步骤：

S100：获取预定量的第一流体的第一横向磁化矢量值；所述第一流体为预定比例甲烷和水的混合物。

在本步骤中，所述第一流体为与可燃冰分解得到的混合流体性质相接近的甲烷和水的混合物。所述第一流体的中的甲烷与水的比例可以根据以往实验中可燃冰分解得到的甲烷与水的比例来配制。所述第一流体的磁化矢量可以通过将所述第一流体置于所述核磁分析仪内进行测量。预定量可以为预定的体积量，也可以为预定的重量。

S200：获取可燃冰样品6分解成的第二流体的第二横向磁化矢量以及第二横向磁化矢量所对应的时间。

在本步骤中，所述第二流体为实验中可燃冰样品6分解得到的甲烷与水的混合流体。所述第二流体的磁化矢量也可以通过核磁分析仪进行测量。由于测量的是可燃冰样品6分解过程中的第二流体的磁化矢量，因此需要进行如下操作。

在使用核磁分析仪进行测量之前，需要设置好所述核磁分析仪的参数，如：回波间隔、回波数、扫描系数等，使得这些参数适用于第二流体的测量，便于得到更为精确的数据。

工作人员将可燃冰样品6放在样品夹持器2中，所述样品夹持器2放于所述核磁分析仪内。具体的，所述可燃冰样品6放置于样品夹持器2的腔体内，所述腔体的材料为无铁磁性材料,从而不会影响核磁分析仪内的磁场分布，不会对测量结果产生多余的影响，

将调温系统4、驱动泵3、恒速恒压调节泵5开启。所述流体经所述驱动泵3的驱动开始在循环管线内流动，所述调温系统4对液浴槽41内的调温液进行调温，所述调温液对浸于所述调温液中的管线内的流体进行调温，以使所述流体在循环管线中保持恒温。

此时，所述调温系统4开始对液浴槽41内的调温液进行调温。所述流体经所述驱动泵3的驱动开始在循环管线内流动，通过所述调温液对浸于所述调温液中的管线内的流体进行调温，以使所述流体在循环管线中保持恒温所述恒速恒压调节泵5使所述循环流体在管线内的流速与压力保持稳定，所述恒速恒压调节泵5使所述循环流体在管线内的流速与压力保持稳定。经调温的流体循环经过所述样品夹持器2的流体流动空间25对可燃冰样品6进行调温，以使可燃冰样品6开始相变分解为第二流体。

同时，在可燃冰相变不断分解的过程中，核磁分析仪不断测量分解得到的第二流体的横向磁化矢量随时间的变化值。将核磁分析仪测得的横向磁化矢量随时间变化的数据点导入数据分析软件中，如：MATLAB软件，得到所述横向磁化矢量随时间变化的曲线图，如图5所示，图中横坐标为时间，纵坐标为横向磁化矢量。

需要说明的是，步骤S100与S200并没有严格的先后执行顺序。

S300：记录所述第二横向磁化矢量随时间不发生改变时的初始值、以及所述初始值对应的时间。

在得到曲线图后，观察所述横向磁化矢量随时间变化的曲线图。当所述横向磁化矢量随时间的改变不再变化时，记录此时不发生改变时的初始值，即磁化矢量值，记做M1。并且记录图中所述初始值对应的时间，即磁化矢量从开始变化到不再变化经历的横坐标时间的变化值，记做T。

在本步骤中，由于核磁分析仪测量的是可燃冰的分解得到的第二流体横向磁化矢量，由于腔体是封闭的，因此可燃冰分解之后的流体都处于腔体内，因而核磁分析仪可以测得分解所得的所有流体的磁化矢量，又由于流体含量越多，磁化矢量值越大。

因此当可燃冰完全分解形成气液两相流体时，此时第二流体含量最多且不再改变，此时测得的横向磁化矢量最大也不再改变。即如图5所示，此时曲线图测得的不发生改变时的初始值即为最大横向磁化矢量M1，为可燃冰完全分解得到的全部流体的横向磁化矢量，图中的横向磁化矢量开始变化到不再变化经历的时间T即为可燃冰分解所用的时间。

S400：根据所述第一横向磁化矢量值、所述初始值、以及所述时间值确定所述可燃冰样品6的分解速率。

在本步骤中，所述确定所述可燃冰的分解速率的步骤包括：根据所述第一横向磁化矢量值、所述初始值、所述预定量确定所述第二流体量。

根据所述第二流体量、所述初始值对应的时间确定所述可燃冰样品6的分解速率。

具体的，所述确定所述第二流体量步骤采用如下公式计算：

其中，Y为第二流体量，单位为mg或ml；M0、M1为横向磁化矢量；X为预定量，单位为mg或ml。

所述确定所述可燃冰样品6的分解速率步骤(步骤S400)采用如下公式计算：

其中，V为可燃冰样品6的分解速率，Y为第二流体量，T为所述初始值对应的时间。

在本步骤中，所述X可以为任何值，第一流体可以为Xml或Xmg的混合流体，其甲烷与水的比例与可燃冰分解得到的流体中甲烷与水的比例基本相同，也就是说，二者流体的性质相同。

在利用公式

进行对第二流体量的计算时，所述第二流体量Y的单位根据第一流体量X的单位决定。具体的，即当所述X的单位为mg时，与此对应的分解得到的第二流体量Y的单位为mg。当所述X的单位为ml时，与此对应的分解得到的流体Y的单位为ml。

在得到所述二流体量之后，可以利用第二流体量Y与分解所时间T进行分解速率的计算得到分解速率，所述分解速率公式如下：

在本实施方式中，所述可燃冰分解速率的测量方法利用了流体的横向磁化矢量与流体的含量的固定比例关系，利用可燃冰分解完全后测得的横向磁化矢量由比例关系从而计算出可燃冰分解所得的流体的含量，再利用得到的流体含量除以分解的时间从而计算得出可燃冰分解速率，这样的方法测得的可燃冰分解速率精度高，可靠性强。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (16)

1.一种可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，包括：

样品夹持器；所述样品夹持器用于夹持可燃冰样品；所述样品夹持器包括射频组件、容纳组件、外壳；所述容纳组件具有用于放置所述可燃冰样品的腔体；所述外壳与所述容纳组件之间形成流体流动空间，所述流体流动空间用于为所述可燃冰样品调温；所述射频组件位于所述流体流动空间，所述射频组件用于发射电磁信号；

与所述样品夹持器通过调温管线连接的调温系统；所述调温系统能够调节所述调温管线内流体的温度至预定温度；所述调温管线与所述流体流动空间相连通以使所述管线内流体流入所述空间、以及所述空间内的流体流入所述管线；

与所述样品夹持器通过调温管线连接的驱动泵；所述驱动泵用于驱动管线内的流体流动；所述射频组件套设于所述容纳组件外；其中，所述射频组件包括：镂空管、射频线圈；所述镂空管为中空的管状结构；所述镂空管的管壁设有多个孔；所述射频线圈穿设于镂空管壁的孔中；所述测量装置还包括磁感装置；所述磁感装置与所述射频组件相配合能够测量流体的横向磁化矢量；所述磁感装置能够放置所述样品夹持器。

2.如权利要求1所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述磁感装置包括岩心核磁分析仪。

3.如权利要求1所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述可燃冰分解速率的测量装置包括恒速恒压调节件，所述恒速恒压调节件通过所述调温管线连接于所述调温系统与所述驱动泵之间；

所述恒速恒压调节件用于使所述管线流体的速度和/或压力保持稳定。

4.如权利要求1所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述样品夹持器两端设有沿样品夹持器长度方向的贯通孔，所述贯通孔用于连通所述调温管线与流动空间；所述流动空间为环形空间结构。

5.如权利要求1所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述调温系统包括液浴槽，调温器；所述液浴槽内设有调温液；

所述调温器用于调节所述调温液的温度至预定温度；

所述调温液用于与浸没于所述调温液中的管线内流体进行热量交换。

6.如权利要求1所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述驱动泵连接于所述样品夹持器与所述调温系统之间，所述驱动泵连接于所述样品夹持器的下游。

7.如权利要求1所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述预定温度在-30℃到60℃的温度范围中取值。

8.如权利要求5所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述调温管线内的流体为不含氢的流体；所述调温液包括乙二醇与水混合的配比液。

9.如权利要求1所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述容纳组件的材料为无铁磁性材料；所述镂空管的材料为无氢无磁材料。

10.如权利要求5所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述调温管线具有螺旋延伸的热交换部，所述热交换部用于浸于所述调温液以使所述管线内流体与所述调温液进行热量交换。

11.如权利要求5所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述液浴槽还盖有槽盖，所述槽盖上具有隔热材料。

12.如权利要求1所述的可燃冰分解速率的测量装置，其特征在于，所述管线外包裹有隔热材料。

13.一种采用如权利要求1-12任一所述测量装置的可燃冰分解速率的测量方法，其特征在于，所述可燃冰分解速率的测量方法包括以下步骤：

获取预定量的第一流体的第一横向磁化矢量值；所述第一流体为预定比例甲烷和水的混合物；

获取可燃冰样品分解成的第二流体的第二横向磁化矢量以及第二横向磁化矢量所对应的时间；

记录所述第二横向磁化矢量随时间不发生改变时的初始值、以及所述初始值对应的时间；

根据所述第一横向磁化矢量值、所述初始值、以及所述时间值确定所述可燃冰样品的分解速率。

14.如权利要求13所述的可燃冰分解速率的测量方法，其特征在于，所述确定所述可燃冰的分解速率的步骤包括：

根据所述第一横向磁化矢量值、所述初始值、所述预定量确定第二流体量；

根据所述第二流体量、所述初始值对应的时间确定所述可燃冰样品的分解速率。

15.如权利要求14所述的可燃冰分解速率的测量方法，其特征在于，所述确定所述第二流体量步骤采用如下公式计算：

其中，Y为第二流体量，单位为mg或ml；M0、M1为横向磁化矢量；X为预定量，单位为mg或ml。

16.如权利要求14所述的可燃冰分解速率的测量方法，其特征在于，所述确定所述可燃冰样品的分解速率步骤采用如下公式计算：

其中，V为可燃冰样品的分解速率，Y为第二流体量，T为所述初始值对应的时间。

Images