[发明专利]联合X-CT技术的水合物沉积物NMR弛豫信号量标定装置和方法

说明书

本发明公开了联合X‑CT技术的水合物沉积物NMR弛豫信号量标定装置及其标定方法，包括反应釜、NMR测试系统、X‑CT扫描系统、水合物合成系统、温压控制系统和抽真空饱和系统，抽真空饱和系统连接反应釜，抽真空饱和系统对反应釜中的沉积物进行抽真空及饱和处理，NMR测试系统和X‑CT扫描系统用于对含水合物沉积物微观孔隙结构的扫描测试，并分析水合物形成和分解过程中含水合物沉积物孔隙尺度行为特征。利用此装置可以实现含水合物沉积物核磁横向弛豫信号量的标定与孔隙尺度行为测量分析一体化，为含水合物沉积物基础物性参数变化微观机制探讨奠定技术基础。

技术领域

本发明涉及非常规油气藏工程与岩土工程基础物性测试领域，尤其涉及联合X-CT技术的水合物沉积物NMR弛豫信号量标定装置和方法。

背景技术

天然气水合物广泛分布于海洋深水地层以及永久冻土地层中，由于其储量巨大、能量密度高、清洁无污染等特性，被认为是一种重要的潜在替代能源。

然而，苛刻的自然环境、多变的储层物性和复杂的相变过程致使勘探开发水合物比常规油气困难的多，商业化开采有着更为严峻的环境和技术问题。目前公认开采最环保有效的方法是降压法，降压开采的实质是荷载作用下水合物聚散过程中天然气运移与产出过程。降压导致的水合物分解增加储层孔隙度和有效渗透率，且改变还未分解水合物和骨架颗粒之间的接触模式，随着水气产出，孔隙压力降低导致有效应力增加从而挤压储层使骨架颗粒受力发生形变，降低孔隙度并部分抵消由于水合物分解而提高的地层有效渗透率。降压开采的基础控制因素是储层结构和物性特征，而含水合物沉积物在降压过程中的孔隙尺度行为很大程度上决定了沉积物的基础物性参数变化。因此，对含水合物沉积物微观孔隙尺度行为测量研究成为了水合物研究领域的一个重要课题。

核磁共振技术是研究岩土多孔介质材料孔隙尺度行为特性的重要手段之一，通过对原始回波串进行多指数拟合反演，得到多孔介质材料孔隙度、孔径分布等基本信息，经常被用来研究多孔介质材料的渗流特性，而含水合物沉积物孔隙行为较常规岩土多孔介质材料更为复杂，由于水合物低温高压复杂的赋存条件，现有的可视化电镜扫描法、压汞法、毛细压力测量法和等温吸附法均无法应用于含水合物沉积物的NMR弛豫信号量的标定，未经标定的核磁共振测试技术无法准确反映水合物聚散过程中孔隙结构变化特征及其对输运特性的影响。

现有技术公开了水合物专用低场核磁共振多探头定量测试系统及方法，但并非对同一样品进行标定，且水合物生成是随机的，更加导致了沉积物结构的不一致性，进而影响核磁信号量的标定。因此，迫切需要开发新的方法来精确标定含水合物沉积物中的NMR信号量，从孔隙角度定量表征水合物孔隙尺度行为，厘清含水合物沉积物基础物性参数的演化规律。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种联合X-CT技术的水合物沉积物NMR弛豫信号量标定装置和方法，通过联合X-CT与NMR共同实现对含水合物沉积物NMR横向弛豫信号量的标定，深入探讨含水合物沉积物孔隙尺度行为，为含水合物沉积物基础物性参数研究奠定了技术基础。。

本发明的实施例提供联合X-CT技术的水合物沉积物NMR弛豫信号量标定装置，包括反应釜、NMR测试系统、X-CT扫描系统、水合物合成系统、温压控制系统和抽真空饱和系统，所述反应釜中放置沉积物，所述反应釜是水合物生成和分解的场所，所述抽真空饱和系统连接反应釜，所述抽真空饱和系统对反应釜中的沉积物进行抽真空处理，并用蒸馏水饱和沉积物，所述反应釜通过连接水合物合成系统和温压控制系统模拟储层水合物的生成和分解，所述NMR测试系统和X-CT扫描系统用于对沉积物的扫描测试。

进一步，所述的反应釜包括样品筒、外筒、密封端盖，所述的样品筒和外筒由不屏蔽X射线及无核磁信号的PEEK材料制成，壁厚小于2mm，最高耐压可达30Mpa，所述的样品筒和外筒通过管线中间焊接连接成为一个整体，所述的样品筒内放置沉积物，沉积物的两端设有透水石，下端连接水合物合成系统和抽真空饱和系统，所述的密封端盖通过螺纹连接样品筒和外筒，密封端盖设置有孔隙流体出口和冷却循环液连接口。