[发明专利]天然气水合物沉积物多测量单元分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采技术，尤其是一种天然气水合物沉积物多测量单元分析方法及集成系统。

背景技术

天然气水合物是一种储量巨大、清洁的非常规能源资源，也是我国的战略能源之一。天然气水合物沉积物力学特性是水合物开采及其安全性评价的基础参数。国内外各个天然气水合物研究单位已建立起多套天然气水合物沉积物合成、分解及其力学性质测量的一体化实验装置和水合物开采实验装置，但还存在以下难题难以突破。(1)样品制备：样品的均匀性、合成饱和度、气液分布等不能实时在实验装置中测量；(2)测量参数缺乏：在理论模型建立过程中，缺少必要的实验数据，不能很好地验证模型。因此，非常有必要研制一套天然气水合物多测量单元集成系统与分析方法。

发明内容

本发明提供一种天然气水合物多测量单元分析方法及集成系统，用于克服现有技术中的缺陷，实现样品的实时测量，为建立理论模型提供足够量的数据，为天然气水合物的开采提供技术支持。

本发明提供一种天然气水合物沉积物多测量分析方法，包括以下步骤:

步骤1，通过温度与压力联合测量单元测量天然气水合物沉积物样品同一点的温度T和压力P，根据天然气水合物的相平衡曲线，确定天然气水合物的合成状态；

步骤2，由上述天然气水合物的合成状态可获得天然气水合物合成过程中含水量的变化，通过TDR测量单元根据天然气水合物合成过程中含水量的变化，实时地测量天然气水合物的合成饱和度；

步骤3，根据已知的天然气水合物和骨架自身的弹性模量，通过超声测量单元测量天然气水合物沉积物样品的波速，获得天然气水合物沉积物的弹性模量，由此可以反演天然气水合物饱和度；

步骤4，根据已知的天然气水合物的电阻和含一定盐度的孔隙水自身的电阻，根据电阻测量单元测得的天然气水合物沉积物样品的电阻，反演天然气水合物饱和度和孔隙度。

本发明还提供一种天然气水合物沉积物多测量单元集成系统，包括：

电阻测量单元，用于测量天然气水合物沉积物样品的电阻；

超声测量单元，发射端和接收端分别设置在天然气水合物沉积物样品的上下两端，用于测量天然气水合物沉积物样品的波速；

温度与压力联合测量单元，用于测量天然气水合物沉积物样品同一点的温度和压力；

TDR测量单元，根据天然气水合物合成过程中含水量的变化，实时地测量天然气水合物的合成饱和度；

模数转换单元，接收上述电阻、声波、温度和压力信号，并将其转换为数字信号；

数据分析单元，对上述数字信号进行分析和处理，获得天然气水合物沉积物样品的饱和度、弹性模量、温度、压力、分解程度的数据。

本发明提供的天然气水合物多测量单元分析方法及集成系统，配置在高压三轴仪、水合物开采实验装置中，通过时域反射技术(TDR)、温度和压力传感器测量样品制备过程中水合物的均匀性、饱和度等基本信息，从而保证建立起合适的样品制备技术；实时监测样品的力、声、电的流通信号，从而获得应力应变、声波、电阻等基本信息。在此基础上，获得天然气水合物饱和度、应力应变、声波、电阻之间的基本关系，建立一套应用分析方法，实现样品的实时测量，为建立理论模型提供足够量的数据，为我国天然气水合物钻探测井、开采及其安全性监测与评价研究提供测量系统和应用分析方法。

附图说明

图1为本发明实施例提供的天然气水合物多测量单元集成系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供一种天然气水合物沉积物多测量单元集成系统，由超声测量单元1、电阻测量单元2、温度与压力联合测量单元3、TDR测量单元4、模数转换单元5和数据分析单元6组成。其中超声测量单元1、电阻测量单元2、温度与压力联合测量单元3、TDR测量单元4均为传感器的一种。

超声测量单元1的发射端和接收端分别布置在天然气水合物沉积物样品10的上、下两端，频率小于1MHz；