CN204008245U - 一种含天然气水合物岩样的生成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种含天然气水合物岩样的生成装置，其包括用于盛放低矿化度的氯化钠溶液的储液罐、真空泵、第一压力计、第二压力计、装有纯甲烷的气瓶、用于盛放柱塞岩样的岩心筒、控温浴槽、制冷系统和加压泵，储液罐通过液体输送管路连接岩心筒，岩心筒分别连接真空泵、加压泵与第一压力计，在储液罐上设置有搅拌器，储液罐分别连接真空泵、装有纯甲烷的气瓶与第二压力计，岩心筒置于控温浴槽中，控温浴槽连接制冷系统。本实用新型可生成含有天然气水合物的岩样，为后续含天然气水合物岩样的岩石物理实验如测定电阻率、声速及孔隙度等奠定基础。而且装置结构简单，操作起来较为容易，成本也比较低。

Description

一种含天然气水合物岩样的生成装置

技术领域

本实用新型涉及一种含天然气水合物岩样的生成装置，属于天然气水合物岩石物理实验设计领域。

背景技术

天然气水合物是在—定条件下由水和天然气组成的类冰结晶化合物。目前发现的天然气水合物主要赋存于浅海陆架陆坡区的海底沉积物和极地冻土地区的各种碎屑沉积物孔隙之中。自然界发现的天然气水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色等轴状、层状、小针状结晶体或分散状，极少量以块层状出现。水合物化学成分不稳定，在加热或降压的条件下易分解；其化学式可用 M·n 表示，M为水合物中的气体分子，n为水分子数。M可以为如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系化合物，以及CO2、N2、H2S其中的单种气体，也可以为多种气体混合。从现有的资料来看，自然界中水合物中的气体主要是甲烷。从结构化学上说气体水合物就是甲烷与水的笼形结构物。到目前为止，已经发现的天然气水合物有四种分子结构：结构Ⅰ型：形成于生物成因气，主要是轻质的甲烷气；结构Ⅱ型：形成于热解气，以稍重的丙烷和丁烷为主；H型：由更重的碳氢化合物形成；另外的是一种新型的水合物，由生物分子和水分子生成。含水合物的沉积地层多为颗粒较粗岩石，其胶结较疏松，含粉砂或泥质、孔隙度较大，地层水盐度较低，且沉积物多为中新世以来形成的。

目前，人类对天然气水合物的研究仍处于实验室模拟阶段。天然气水合物岩样的模拟生成装置大多结构复杂，成本高，操作起来较为麻烦，而且通常需要使用高压反应釜等复杂设备，也不能很好地再现天然气水合物的真实生成和储积过程。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种含天然气水合物岩样的生成装置，旨在解决现有水合物岩样生成装置结构复杂，操作麻烦，不能很好地再现天然气水合物的真实生成和储积过程的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种含天然气水合物岩样的生成装置，包括用于盛放低矿化度的氯化钠溶液的储液罐、真空泵、第一压力计、第二压力计、装有纯甲烷的气瓶、用于盛放柱塞岩样的岩心筒、控温浴槽、制冷系统和加压泵，储液罐通过液体输送管路连接岩心筒，岩心筒分别连接真空泵、加压泵与第一压力计，在储液罐上设置有搅拌器，储液罐分别连接真空泵、装有纯甲烷的气瓶与第二压力计，岩心筒置于控温浴槽中，控温浴槽连接制冷系统。

优选的，所述岩心筒为圆柱形，包括壳体，在壳体上部设置上活塞，在壳体下部设置下活塞，在上活塞上设置有流体进孔，在下活塞上设置有流体出孔。

优选的，所述上活塞与壳体之间设置有上环形封条，所述下活塞与壳体之间设置有下环形封条。

优选的，所述壳体是由耐高压材料制成的。

有益效果：本实用新型可生成含有天然气水合物的岩样，并能很好地再现天然气水合物的真实生成和储积过程，为后续含天然气水合物岩样的岩石物理实验如测定电阻率、声速及孔隙度等奠定基础。而且装置结构简单，操作起来较为容易，成本也比较低。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理示意图。

图2为岩心筒的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种含天然气水合物岩样的生成装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合附图，一种含天然气水合物岩样的生成装置，包括：储液罐1、真空泵2、第一压力计3、第二压力计4、装有纯甲烷的气瓶5、岩心筒6、控温浴槽7、制冷系统8和加压泵9。岩心筒6用于盛放柱塞岩样12，岩心筒6的直径应比柱塞岩样直径稍大，优选岩心筒6的直径与柱塞岩样的直径比为1.2。储液罐1用于盛放低矿化度的氯化钠溶液，储液罐1的底部通过液体管路10连通岩心筒6。岩心筒6分别连接真空泵2、加压泵9与第一压力计3。储液罐1分别连接真空泵2、装有纯甲烷的气瓶5与第二压力计4，在储液罐1上设置有搅拌器11。岩心筒6置于控温浴槽7中，控温浴槽7连接制冷系统8。

岩心筒6为圆柱形，包括壳体601，在壳体601上部设置上活塞602，在壳体601下部设置下活塞603，在上活塞602上设置有流体进孔，在下活塞603上设置有流体出孔。在上活塞602与壳体601之间设置有上环形封条604，在下活塞603与壳体601之间设置有下环形封条605。壳体601是由耐高压材料制成的。

利用上述装置生成含天然气水合物岩样的方法，包括以下步骤：

a选取具有较高孔隙度的泥质砂岩柱塞样，实验前先对其进行洗盐、烘干处理，这是因为水合物的生成受岩石孔隙大小的影响，在较大孔隙中易于形成；然后将处理后的柱塞岩样放进岩心筒6中。

b配制具有较低矿化度的氯化钠溶液，并将溶液倒入储液罐1中。

c采用真空泵2对储液罐1和岩心筒6进行抽真空处理。

d通过气瓶5向储液罐1中注入甲烷气体，并用搅拌器11不断搅拌，使氯化钠溶液中饱和甲烷气体，直至储液罐1中压力不再变化时，停止注气。

e将储液罐1中饱和甲烷气体的氯化钠溶液注入岩心筒6中，并用加压泵9对其不断加压，直至岩心筒6内压力保持稳定，表明柱塞岩样已被充分饱和。

f开启制冷系统8，通过控温浴槽7对岩心筒6进行降温，在此过程中，继续通过加压泵9对岩心筒6加压，以保持筒内压力的稳定，并保证柱塞岩样处于饱和状态。

随着温度的不断降低，柱塞岩样中将有水合物生成，当岩心筒6内的压力不再变化时，停止降温和加压，得到含天然气水合物的柱塞岩样。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种含天然气水合物岩样的生成装置，其特征在于，包括用于盛放低矿化度的氯化钠溶液的储液罐、真空泵、第一压力计、第二压力计、装有纯甲烷的气瓶、用于盛放柱塞岩样的岩心筒、控温浴槽、制冷系统和加压泵，储液罐通过液体输送管路连接岩心筒，岩心筒分别连接真空泵、加压泵与第一压力计，在储液罐上设置有搅拌器，储液罐分别连接真空泵、装有纯甲烷的气瓶与第二压力计，岩心筒置于控温浴槽中，控温浴槽连接制冷系统。

2.根据权利要求1所述的一种含天然气水合物岩样的生成装置，其特征在于，所述岩心筒为圆柱形，包括壳体，在壳体上部设置上活塞，在壳体下部设置下活塞，在上活塞上设置有流体进孔，在下活塞上设置有流体出孔。

3.根据权利要求2所述的一种含天然气水合物岩样的生成装置，其特征在于，所述上活塞与壳体之间设置有上环形封条，所述下活塞与壳体之间设置有下环形封条。

4.根据权利要求2所述的一种含天然气水合物岩样的生成装置，其特征在于，所述壳体是由耐高压材料制成的。