[实用新型]水合物沉积物不排水抗剪强度连续测量装置

说明书

本实用新型属海洋天然气水合物开采领域，具体涉及一种水合物沉积物不排水抗剪强度连续测量装置及方法，包括水合物储层模拟反应釜子系统、供气子系统、冷却子系统、十字板剪切探杆子系统和数据采集监控量测子系统。该装置能够实现对水合物沉积物不排水抗剪强度的连续测量，大大提高了测量效率，并且避免了多次制样过程中的人为因素对模拟结果的影响，为研究海洋天然气水合物沉积物储层力学非均质性等空间分布数据的分析，提供更为丰富的力学数据。

技术领域

本实用新型属海洋天然气水合物开采领域，具体涉及一种水合物沉积物不排水抗剪强度连续测量装置。

背景技术

天然气水合物是一种分布广、能源密度高的非常规油气资源，广泛分布于全球永久冻土带和大陆边缘深海浅层沉积物中，其中海洋沉积物中的天然气水合物资源量占全部天然气水合物资源量的90％以上。与陆地永久冻土带的天然气水合物开采技术相比，海洋天然气水合物开采过程中面临更加复杂的工程地质难题，而这些工程地质难题的解决依赖于含水合物沉积物基本地质力学参数，尤其是强度参数的准确预测。因此，含水合物沉积物不排水抗剪强度的准确预测是揭示海洋天然气水合物开采过程中可能面临的工程地质风险的前提。

目前含水合物沉积物不排水抗剪强度参数的确定方法主要有以下几种：不排水三轴剪切实验、原位孔压静力触探及不排水直剪实验等。其中原位孔压静力触探是现场工程地质调查的重要手段，深海现场施工成本高、钻探孔数有限，而且测量数据往往具有很强的“区域依赖性”，不能反映其他地区或相邻区储层的不排水抗剪强度特征。目前室内常用的不排水三轴剪切实验和不排水直剪实验，在进行含水合物沉积物不排水抗剪强度预测方面取得了非常好的效果，但仍然存在效率严重偏低的问题，主要表现在：目前不排水三轴剪切实验或直剪实验都采用标准试样，即一般采用Φ39.1mmX120mm、Φ50mmX100mm等常规土力学标准里面规定的试样进行实验。由于力学实验具有“破坏性”，即一个试样只能进行一次实验，然后试样报废，必须换样重新合成，方可进行下轮实验。这对于制样周期较长(通常需要72h以上)的水合物沉积物合成而言，实验效率无疑大打折扣。另外，由于每次制样过程中都不可避免的会发生人为因素导致的制样结果差异(如沉积物本身的压实程度)，因此反复制样过程中造成的人为因素对实验结果的影响也增大。

为此，对于海洋天然气水合物沉积物不排水抗剪强度模拟的主要发展需求是：(1)如何能提高实验效率，即通过一次制样进行若干组不同的抗剪强度测试，通过同一个实验样品尽可能获取多的抗剪强度测试数据；(2)如何模拟完全统一制样条件下不同水合物饱和度储层的抗剪强度参数，即：如何克服由于反复制样带来的人为因素对不排水抗剪强度测试结果的影响。解决上述两个问题将对含水合物沉积物不排水抗剪强度测试研究带来颠覆性的变革，极大的提高实验测试效率，并可以据此开展针对海洋天然气水合物沉积物储层力学非均质性等空间分布数据的分析，提供更为丰富的力学数据。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水合物沉积物不排水抗剪强度连续测量装置，该装置能够实现对水合物沉积物不排水抗剪强度的连续测量，大大提高了测量效率，并且避免了多次制样过程中的人为因素对模拟结果的影响，为研究海洋天然气水合物沉积物储层力学非均质性等空间分布数据的分析，提供更为丰富的力学数据。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：水合物沉积物不排水抗剪强度连续测量装置，包括水合物储层模拟反应釜子系统、供气子系统、冷却子系统、十字板剪切探杆子系统和数据采集监控量测子系统；