[发明专利]一种天然气水合物渗透率测定装置

说明书

本发明提供一种天然气水合物渗透率测定装置，包括渗透室、温度测控系统和空气压缩机，渗透室包括外室和内室，内室内设有橡胶模，两透水石上下设置并卡在橡胶模内，天然气水合物试样被橡胶模包裹且卡在两透水石之间，内室的侧壁与外室的侧壁之间具有第一空间，温度测控系统与第一空间连通，橡胶模的侧壁与内室的侧壁之间具有第二空间，空气压缩机通过围压进气管连通所述第二空间，空气压缩机通过渗透系统连接位于下方的透水石，一排出管其一端连接位于上方的透水石，另一端伸出渗透室分别连接真空泵、气体回收装置和液体流量测量装置，一甲烷气瓶连接渗透系统，渗透系统中设有气体流量计，一压差测量系统用以测量渗透室的进出压差。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开发技术领域，尤其涉及一种天然气水合物渗透率测定装置。

背景技术

天然气水合物广泛存在于海底大陆架和高原冻土，由充足的气源(主要为甲烷)与水在高压低温环境下形成笼形结晶化合物，主要分为Ⅰ型和Ⅱ型两类。由于1体积天然气水合物可以释放164体积天然气，所以天然气水合物被认为是新世纪最具开发前景的清洁型新能源，储量极其丰富。如何安全开采天然气水合物引起各国科学家与政府的高度重视，成为了解决能源危机的新热点。

但是，若要商业化开采天然气水合物，依然存在很多技术性难点与环境灾害问题。由于开采过程比较复杂，包括传热传质、分解相变、多向渗流、地层变形等过程，致使地层渗透率发生变化，渗透率降低会严重影响气体在基质中的渗透能力，降低了开采效率，导致开采成本增加。除此之外，倘若开采发生了泄露，不仅会对上覆土层造成影响，发生海底滑坡等地质灾害，而且会对海洋生态系统造成无法挽回的损失。可见，天然气水合物储层和覆盖层的渗透率是可燃冰商业化开采过程中的关键参数。

考虑到原状岩样难以获取，成本较高，一般采用实验室人工合成沉积物进行基础物性测量。而水合物沉积物赋存环境条件为高压低温，普通渗透率测量装置无法保证水合物沉积物的生成与稳定存在，因此需要专门的装置来模拟相对应的环境。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种天然气水合物渗透率测定装置，能够保证实验过程中天然气水合物试样的稳定存在，保证实验过程中气相或液相的稳定渗流，且可调控影响渗透率的参量，同时拆卸简单，操作容易。

本发明的实施例提供一种天然气水合物渗透率测定装置，包括渗透室、温度测控系统和空气压缩机，所述渗透室包括外室和收容于所述外室内的内室，所述内室内设有上下开口的橡胶模，两透水石上下设置并卡在所述橡胶模内，天然气水合物试样被所述橡胶模包裹且卡在所述两透水石之间，所述内室的侧壁与所述外室的侧壁之间具有第一空间，所述温度测控系统与所述第一空间连通以向所述第一空间注入冷却剂，所述橡胶模的侧壁与所述内室的侧壁之间具有第二空间，所述空气压缩机通过围压进气管连通所述第二空间以向所述第二空间中注入气体形成一定围压，所述空气压缩机通过渗透系统连接位于下方的所述透水石，一排出管其一端连接位于上方的所述透水石，另一端伸出所述渗透室并通过三通阀分别连接真空泵、气体回收装置和液体流量测量装置，一甲烷气瓶连接所述渗透系统，所述渗透系统中设有测量气体流量的气体流量计，一压差测量系统与所述排出管和所述渗透系统相关联以测量所述渗透室的进出压差。

进一步地，所述渗透系统包括储气罐、与所述储气罐的上端连接的进气管和出气管、与所述储气罐的下端连接的出水管以及渗透进入管，所述渗透进入管的一端同时连接所述出气管和所述出水管，另一端连接位于下方的所述透水石，所述空气压缩机连接第一管系，一第二管系的一端连接所述进气管，另一端同时连接所述围压进气管和所述第一管系，所述甲烷气瓶连接所述进气管，所述进气管、所述围压进气管和所述第二管系上均设有阀门，所述出气管上设有所述气体流量计和进气阀，所述出水管上设有进水阀，所述压差测量系统与所述排出管和所述渗透进入管相关联。