[发明专利]一种水合物原位合成及其综合物性测试装置

说明书

本发明公开了一种水合物原位合成及其综合物性测试装置，包括设置于一密封壳体中央且内置有被测样品的反应器，用于测量样品导热系数的导热特性测试系统、用于测量样品电阻率的电阻率测试系统、用于测量样品声波速度的超声波测试系统、及与密封壳体通过管道连通的恒温浴系统。本装置可在高压下低温下原位测量天然气水合物或沉积物中水合物的声特性、电阻率及热物性的综合物性，扩展了目前所存在装置的使用范围，提高测量精度。

技术领域

本发明涉及到一种天然气水合物或沉积物中水合物原位合成及其综合测试的装置，尤其是一种在高压和低温环境下原位测量天然气水合物或沉积物中水合物的声速、电阻率及导热系数的综合物性测试装置。

背景技术

天然气水合物是一种由气体(或易挥发的液体)与水在一定温度压力条件下形成的冰状固体，俗称可燃冰，广泛分布于冻土带地表以下和大陆边缘海底之下的沉积物中。天然气水合物具有巨大的天然气储藏能力，全世界天然气水合物储量非常巨大，相当于2×10⁵亿吨油当量，是全球常规燃料总碳量的2倍。

与天然气水合物开采，气候，地质等研究相关联的关键问题之一是如何估算天然气水合物资源储量。利用容积法计算天然气水合物资源量，与其相关的储层参数包括：含水合物储层的分布面积，储层厚度，孔隙度以及水合物的饱和度。首先，声波在岩石中的传播速度是一种能较好反映岩石综合物性的信息载体,从物探资料分析中可以看出,声波速度与地层岩性、岩石内部结构、埋深和地质年代都有密切的关系。天然气水合物及储层的声学响应特性研究以及天然气水合物的声学勘探方法的开发，对天然气水合物的勘探、资源评价以及开发具有重要意义。其次，热物理性质也是含水合物储层非常重要的物理性质之一，是水合物开采潜力评估和经济性计算的重要依据。其中导热系数、热扩散率(导温系数)和比热是三个最关键的参数。再次，电阻率也是含水合物储层非常重要的物理性质。电阻率法是根据含天然气水合物的沉积物的高电阻率异常程度估算水合物的饱和度。与同等条件下水饱和沉积物相比，水合物的赋存会导致沉积物储层电阻率增加。

目前市场上有一些综合物性测试系统，集成了磁学、电学、热学和形貌，甚至铁电和介电等各种物性测量手段。但是，这些产品都是负压设计，不能进行高压力测试，也不支持原位合成样品，本申请这样的设计使得整个系统的低温和高压环境得到了充分的利用，极大减少了客户购买仪器和设计样品合成装置的成本，避免了自己搭建实验的繁琐和误差，可以迅速地实现研究人员珍贵的研究思路。

发明专利内容

本发明的目的在于提供一种天然气水合物或沉积物中水合物原位合成及其综合测试的装置，尤其是一种在高压和低温环境下原位测量天然气水合物或沉积物中水合物的声特性、电阻率及热物性的综合物性测试装置，扩展了目前所存在装置的使用范围，提高测量精度。

为实现以上目的，本发明提出了以下的技术方案：

一种水合物原位合成及其综合物性测试装置，包括设置于一承重底板上的导轨支架，所述导轨支架上设置有一密封壳体，还包括设置于所述密封壳体内且内置有被测样品的反应器，用于测量样品导热系数的导热特性测试系统、用于测量样品电阻率的电阻率测试系统、用于测量样品声波速度的超声波测试系统、及与密封壳体通过管道连通的恒温浴系统，所述导热特性测试系统、电阻率测试系统可相对移动地设置于所述反应器一端的上下位置，且可与所述反应器接触，所述超声波测试系统水平设置于所述反应器的两端，也与所述反应器连接。

所述超声波测试系统包括相对设置于反应器两端、且结构相同的超声波注入系统及超声波导出系统，所述超声波注入系统与所述反应器一端固定连接，所述超声波导出装置可水平位移，从而可与所述反应器的另一端接触；所述超声波注入系统包括一端与所述反应器连接的活塞杆，所述活塞杆的另一端穿过所述密封壳体的侧面连接一活塞杆推拉系统，所述活塞杆内部设置有超声换能器弹簧和超声换能器，所述超声换能器弹簧位于超声换能器的远离测试样品的一端，可让所述超声换能器紧贴所述活塞杆内腔的内壁。