[发明专利]一种含水合物沉积物力学特性检测及数据处理方法

说明书

本发明公开了一种含水合物沉积物的力学特性检测及数据处理方法，安装待测样品，施加模拟环境；调节三轴加载声发射信号检测装置，进行零点校准；在控制主机上设定放大器增益、多路信号切换模块中开关通断的逻辑顺序，配置数据采集模块的参数，打开参数采集分析仪、声发射源定位器和裂纹成像仪；获得静态检测数据进行处理，获得动态检测数据进行处理；改变样品中沉积物粒径及加入黏土的含量，重复获得静态和动态检测数据；实时测量样品孔隙压力与温度，基于消耗甲烷气的量计算样品中水合物含量，进一步计算得到含水合物饱和度。本发明能动态的反映缺陷变化趋势，不需附加能量；能准确识别样品在三轴加载过程发生断裂时间点；对缺陷位置定位准确。

技术领域

本发明涉及一种含水合物沉积物的力学特性检测及数据处理方法，属于天然气水合物勘探开发技术领域。

背景技术

天然气水合物在国际被普遍认为是未来最具开发前景的清洁型战略资源，掌握天然气水合物的物理特性是扩大开采可能性、保证开采过程安全性、提高开采效率的必要保障。在实验室开展岩石物理模拟实验是获取含水合物沉积物物理特性参数的重要手段，需要在实验中模拟水合物在自然界中的赋存环境，实验方法与目的围绕孔隙度与饱和度等重要物理参数展开，准确获取这些物理特性参数与储层力学性质之间的定性及定量关系，最终完成对天然气水合物储层物理性质、尤其是地层稳定性的评价。实验室开展的针对天然气水合物的物理模拟实验主要集中于研究水合物的饱和度、孔隙度、沉积物组分等因素对含水合物沉积物的声学、电学和力学等物理特性的影响。

目前主要通过三轴压缩实验来测试含水合物沉积物的力学特性，选取一定量的应变对应的偏应力来衡量含水合物沉积物的抗剪强度，获取含水合物饱和度、孔隙度、沉积物组分等因素对含水合物沉积物抗剪强度的影响。当前技术的缺陷主要在于：

(1)选取的偏应力与实际沉积物的破坏应力之间存在偏差；

(2)采用应变片等方式测量获取的应变大小与实际应变之间存在偏差；

(3)根据应力应变关系曲线图无法准确地获取含水合物沉积物在三轴加载过程中结构发生破坏的时间点；

(4)需要仪器提供附加能量用于检测；

(5)无法动态地获取裂纹的位置和扩展路径信息。

发明内容

为了解决当前技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种含水合物沉积物的力学特性检测及数据处理方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：一种含水合物沉积物的力学特性检测及数据处理方法，具体步骤如下：

一、安装待测样品，施加模拟环境；

二、调节三轴加载声发射信号检测装置，进行零点校准；

三、在控制主机上设定放大器增益、多路信号切换模块中开关通断的逻辑顺序，配置数据采集模块的参数，参数包括采样模式、采样频率、采样幅值范围、采样通道；打开参数采集分析仪、声发射源定位器和裂纹成像仪；

四、针对静态检测过程，当待测样品处于稳定状态时启动电机，施加轴向应力对样品进行剪切，通过控制轴向应力大小来控制对样品剪切的速率；待检测过程结束，关闭电机停止加载，对获得的静态检测数据进行处理；

五、针对动态检测过程，水合物生成与分解过程都设置最终的温度值，在含水合物饱和度连续变化过程的起点启动电机，开始施加轴向应力对样品进行剪切，通过控制轴向应力大小来控制对样品剪切的速率，待检测过程结束，关闭电机停止加载，对获得的动态检测数据进行处理；

六、改变样品中沉积物粒径及加入黏土的含量，重复上述步骤，获得静态和动态检测数据；