[实用新型]基于CT模拟水合物沉积物中泥砂迁移过程的装置

说明书

本实用新型涉及一种基于CT模拟水合物沉积物中泥砂迁移规律的装置，包括恒温空气浴控制箱、设置在恒温空气浴控制箱内的X‑CT载物台、射线穿透式夹持器、加压釜装置、围压循环系统、循环温控系统、柱塞泵注液系统、钢瓶注气系统、减压控制阀、数据采集模块以及CT成像系统。该装置基于X‑CT扫描技术，能够模拟天然气水合物沉积物真实环境下水合物开采伴生泥砂迁移过程，并且模拟过程间接可视化，实现了实际刻画含水合物饱和度条件下出砂动态模拟的目的。

技术领域

本实用新型涉及海洋天然气水合物资源开发工程技术领域，具体涉及一种基于CT观测技术模拟水合物沉积物中泥砂迁移过程的装置。

背景技术

目前天然气水合物产业化的主要的制约因素表现在单井提产困难和工程地质风险大两方面。其中，天然气水合物开采过程中的出砂目前被认为是最主要的工程地质风险之一。充分认识海洋天然气水合物开采过程中的出砂机理，评价降压开采条件下对于地层出砂条件的影响，观察出砂粒径、出砂速率及其随时间的运移规律，是解决出砂问题的有效途径之一。申请号为2016108713434和2017102161711的中国专利(申请)分别针对天然气水合物分解区地层和井下砾石充填层中砂粒的迁移规律提出了宏观解决方案，其主要思路是通过分时分段取样的方法来观察一定时间范围内、一定距离的模拟地层砂(或砾石层)中砂砾的迁移规律，因此这种监测方法属于“不连续”监测。为了得到有效的实验数据，就必须加密取样时间间隔和取样点在样品上的位置，造成试验工作量较大，实验效率较低且无法连续监测沉积物内部过程；专利号2017102615729则主要针对上述专利无法生成水合物、工况模拟不准确的缺点，提出了一种专门用于水合物开采过程出砂参数模拟的专用反应釜及其模拟方法，该专利的不足之处是：只能对沉积物的最终产出规律(粒径变化、砂量变化等)进行实时在线评估，但是无法对沉积物内部的砂粒迁移过程进行有效的评价。

基于以上分析，为满足我国粉砂质储层天然气水合物资源的开发需求，有必要发明一种既能够实时刻画含水合物沉积物中泥砂的移动规律，又能观察泥砂迁移过程中沉积物孔隙参数演化规律的装置。

发明内容

本实用新型针对现有天然气水合物开采出砂过程模拟手段中存在的上述技术问题，提出一种基于CT模拟水合物沉积物中泥砂迁移过程的装置，该装置基于X-CT扫描技术，能够模拟天然气水合物沉积物真实环境下水合物开采伴生泥砂迁移过程，并且模拟过程间接可视化，实现了实际刻画含水合物饱和度条件下出砂动态模拟的目的。

本实用新型所采用的技术解决方案是：

一种基于CT模拟水合物沉积物中泥砂迁移规律的装置，包括恒温空气浴控制箱、设置在恒温空气浴控制箱内的X-CT载物台、射线穿透式夹持器、加压釜装置、围压循环系统、循环温控系统、柱塞泵注液系统、钢瓶注气系统、减压控制阀、数据采集模块以及CT成像系统；

加压釜装置通过射线穿透式夹持器固定设置在X-CT载物台上，柱塞泵围压循环系统与加压釜装置连接，柱塞泵注液系统和钢瓶注气系统并联后与加压釜装置连接，钢瓶注气系统还与减压阀连接；循环控温系统与柱塞泵围压循环系统连接，数据采集模块与CT成像系统相连；

所述加压釜装置包括反应釜本体、沉积物夹持胶桶、上法兰盖、支撑法兰、下法兰盖和活塞加压顶杆；上法兰盖和下法兰盖分别安装于反应釜本体的两端；

沉积物夹持胶桶和支撑法兰设置在反应釜本体内，沉积物夹持胶桶的上端与支撑法兰密封连接，下端与下法兰盖密封连接；支撑法兰与反应釜本体内壁滑动连接，且支撑法兰与反应釜本体的内壁之间设有供围压液流通的流动通道；反应釜本体与沉积物夹持胶桶之间设有盛装围压液的空间，上法兰盖上设有围压液入口和围压液出口，围压液入口和围压液出口之间设置围压循环系统；

支撑法兰的端面设有凹槽，活塞加压顶杆的一端穿过上法兰盖抵在凹槽内；