CN111380789A - 可燃冰渗透率的测量装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可燃冰渗透率的测量装置与方法，所述装置包括：样品夹持器；与所述样品夹持器通过第一管线连接的调压模块；能够放置所述样品夹持器的磁感装置，与所述腔体连通的驱替模块，与所述磁感装置相连接的控制器，所述控制器用于根据所述T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率。所述方法包括以下步骤：获取所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱；根据所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率。本申请可以实现在控压条件下对可燃冰样品的渗透率进行精确的测量。
Description
技术领域
本申请涉及可燃冰开采的技术领域，特别涉及一种可燃冰渗透率的测量装置与方法。
背景技术
可燃冰分布于深海沉积物或永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的结晶物质，是目前世界各国都在使用的重要能源。
在对含可燃冰的地层进行开采时，部分处于地层的可燃冰会发生分解，此时会导致含可燃冰地层的渗透率发生变化。而地层的渗透率的改变往往会改变地层的强度，可能会因此导致地层发生垮塌现象，对进行可燃冰开采工作的工作人员的安全有一定的威胁。因此，在实验室中对含可燃冰样品的渗透率进行研究，能够给现场开采带来极大的指导意义。
如今主要是通过注水法或注气法利用达西定律对物品计算得到渗透率，但是注水法或注气法对物品的强度要求高。但是在可燃冰发生分解后，含可燃冰的样品强度较低。上述注水法或注气法测渗透率则不能很好地应用到含可燃冰样品上。即使利用注气法与注水法测量含可燃冰样品的渗透率，得到的结果也并不精确，没有可靠性。
发明内容
经过发明人研究发现，核磁共振作为一种新兴的分析方法，对待检测的样品强度要求低，其可以用于测量含可燃冰样品的渗透率。并且，检测具有无损性，在检测完成后，可以进一步利用含可燃冰样品。
而且由于可燃冰是一种随温度、压力变化而发生相变分解的一种物质，所以在恒定压力下测量含可燃冰沉积物的渗透率非常重要。控制在恒定压力条件下，可以精确获得含可燃冰样品的渗透率。
因此发明人通过长时间研究设计出在恒压条件下测量可燃冰样品渗透率的方法与装置，可以保证可燃冰处于可控的压力条件下精确地测量可燃冰样品渗透率。
本发明的一个目的是提供一种可燃冰渗透率的测量方法与装置，其能够测量出可燃冰样品的渗透率。
本发明的上述目的可采用以下技术方案来实现：
一种可燃冰渗透率的测量装置，包括：
用于夹持所述可燃冰样品的样品夹持器；所述样品夹持器包括射频组件、容纳组件、外壳；所述容纳组件具有用于放置所述可燃冰样品的腔体；所述外壳与所述容纳组件之间形成用于向所述腔体施加围压的围压空间；所述射频组件位于所述围压空间，所述射频组件用于发射电磁信号；
与所述样品夹持器通过第一管线连接的调压模块；所述第一管线内充满第一流体；所述调压模块能够调节所述第一管线内流体的压力至预定压力；所述第一管线与所述围压空间相连通以使所述第一管线内流体流入所述空间、以及所述空间内的流体流入所述第一管线；
与所述腔体连通的驱替模块，所述驱替模块能够向所述腔体输入驱替液；所述驱替模块用于利用所述驱替液对位于所述样品夹持器内的可燃冰样品进行恒压驱替；
能够放置所述样品夹持器的磁感装置，所述磁感装置与所述射频组件相配合用于获取所述可燃冰样品在所述预定压力下的T2谱；
与所述磁感装置相连接的控制器,所述控制器用于根据所述T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率。
在一个优选的实施方式中，所述射频组件套设于所述容纳组件外；其中，所述射频组件包括：镂空管、射频线圈；所述镂空管为中空的管状结构；所述镂空管的管壁设有多个孔；所述射频线圈穿设于所述多个孔中。
在一个优选的实施方式中，所述调压模块包括恒压恒速调节件、调温件、第一流体储集件；所述恒压恒速调节件通过所述第一管线连接于所述调温件与所述第一流体储集件之间；所述调温件处于所述恒速恒压件的下游；
所述恒压恒速调节件用于使所述第一管线内流体以预设速度与预设压力流动；
所述调温件用于调节所述第一管线内的流体至预定温度；
所述第一流体储集件用于使所述第一管线充满流体。
在一个优选的实施方式中，所述调温件包括液浴槽，调温器；所述液浴槽内设有调温液；所述调温液包括乙二醇与水混合的配比液；
所述调温器用于调节所述调温液的温度至预定温度；
所述调温液用于与浸没于所述调温液中的第一管线内流体进行热量交换。
在一个优选的实施方式中，所述样品夹持器两端设有沿样品夹持器长度方向的贯通孔；所述贯通孔用于连通所述第一管线与所述围压空间；所述围压空间为环形空间结构；
所述腔体沿所述样品夹持器长度方向的两端设有中心孔；所述中心孔与所述驱替模块之间通过第二管线连接；所述第二管线内充满驱替液；所述驱替液为甲烷与水以预定比例混合的流体。
在一个优选的实施方式中，所述驱替模块包括恒压泵、压力传感器、调节阀与驱替液储集件；驱替液储集件用于存储驱替液；所述调节阀包括第一调节阀与第二调节阀；
所述压力传感器设于所述腔体沿长度方向的两端；所述压力传感器与所述第一调节阀、第二调节阀电性连接；
所述恒压泵与第一调节阀通过所述第二管线与所述腔体一端的中心孔连通；
所述驱替液储集件与所述第二调节阀通过所述第二管线与所述腔体另一端的中心孔连通。
在一个优选的实施方式中，所述控制器根据T2谱算出T2谱的加权平均值以及根据T2谱反演得到可燃冰样品的孔隙度，进而计算得到所述可燃冰样品的渗透率。
本申请还提供一种可燃冰渗透率的测量方法，所述可燃冰渗透率的测量方法包括以下步骤：
获取所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱；
根据所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率。
在一个优选的实施方式中，所述根据所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率的步骤包括以下步骤：
根据T2谱算出T2谱的加权平均值以及根据T2谱反演得到可燃冰样品的孔隙度；
根据孔隙度与T2谱的加权平均值得到所述可燃冰样品的渗透率。
在一个优选的实施方式中，所述根据孔隙度与T2谱的加权平均值得到所述可燃冰样品的渗透率的步骤采用如下公式计算：
k＝a·T2m 2·φ4；
其中，k为渗透率，其单位为mD；a为磁化量常数；φ为孔隙度；T2m为T2谱的加权平均值，其单位为s。
本申请的技术方案具有以下有益效果：
本申请一个实施方式中提供的可燃冰渗透率的测量装置，其通过设置样品夹持器、磁感装置、调压模块、驱替模块、控制器，所述调压模块通过使第一管线内的压力维持在预定压力，再通过围压空间向腔体施加预定的围压。所述驱替模块对可燃冰进行了恒压驱替，使可燃冰孔隙内的压力维持稳定。本申请实施方式在控压条件下获取了所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱。进而所述控制器能根据所述T2谱获取可燃冰样品的渗透率。
本申请实施方式提供的可燃冰渗透率的测量装置利用了调压模块与驱替模块保证了控压的条件，进而能够在控压条件下得到较为精确的可燃冰样品渗透率的信息。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一个实施例提供的可燃冰渗透率的测量装置的示意图；
图2为图1中的样品夹持器的示意图；
图3为图2中射频线圈的示意图；
图4为图2中镂空管的示意图；
图5为本申请另一个实施例提供的一种可燃冰渗透率的测量方法的示意图。
附图标记：
2、样品夹持器；21、镂空管；22、射频线圈；23、外壳；24、容纳组件；25、围压空间；26、装配件；3、恒压恒速调节件；4、调温器；41、液浴槽；5、第一流体储集件；6、恒压泵；71、第一调节阀；72、第二调节阀；8、驱替液储集件；100、第一管线；200、第二管线。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图4。本申请实施方式提供一种可燃冰渗透率的测量装置。其中，如图1所示，所述可燃冰渗透率的测量装置包括：样品夹持器、磁感装置、调压模块、驱替模块、控制器。
其中，所述样品夹持器2用于夹持可燃冰样品。如图2所示，所述样品夹持器2包括射频组件、容纳组件24、外壳23。其中，所述射频组件可以套设于所述容纳组件24外。当然，所述样品夹持器2还可以包括至少一个装配件26，以进行部件的组装。
所述容纳组件24具有用于放置所述可燃冰样品的腔体。所述外壳23与所述容纳组件24之间形成围压空间25，所述围压空间25用于为所述可燃冰样品调温；所述射频组件位于所述围压空间25。
所述调压模块与所述样品夹持器2通过第一管线100连接，所述第一管线100内充满第一流体。所述调压模块能够调节所述第一管线100内流体的压力至预定压力。所述第一管线100与所述围压空间25相连通以使所述第一管线100内流体流入所述空间、以及所述空间内的流体流入所述第一管线100。
所述磁感装置与所述射频组件相配合，用于获取所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱。所述磁感装置能够放置所述样品夹持器2。
所述驱替模块与所述腔体连通，所述驱替模块能够向所述腔体输入驱替液；所述驱替模块具有用于向所述腔体输入驱替液的输入端；所述驱替模块用于利用所述驱替液对位于所述样品夹持器内的可燃冰样品进行恒压驱替。
所述控制器与所述磁感装置相连接,所述控制器能够根据所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱(横向弛豫时间)获取所述可燃冰样品的渗透率。具体的，所述控制器根据T2谱算出T2谱的加权平均值以及根据T2谱反演得到的可燃冰样品的孔隙度，进而计算得到所述可燃冰样品的渗透率。
具体的，所述磁感装置可以为核磁分析仪，所述控制器可以为电脑、计算机。另外，控制器还可以为PLC、单片机、可编程电路板等装置，本申请并不做限制。当然，控制器可以为磁感装置的一部分，或独立于磁感装置外的装置，本申请同样不作限定。
在本步骤中，所述T2谱可以通过电性传输到控制器中，并在控制器中进行数据处理，通过一系列的数据处理得到所述可燃冰样品的渗透率。
其中，控制器可以采用如下公式计算所述可燃冰样品的渗透率：
k＝aT2m 2φ4；
其中，k为渗透率，其单位为mD；a为磁化量常数；φ为孔隙度；T2m为T2谱的加权平均值，其单位为s。
其中，所述磁化量常数是发明人根据以往的实验经验获得的，所述孔隙度通过所述T2谱反演得到，所述T2m则为T2谱的加权平均值，T2m是通过MATLAB程序处理得到的T2分布图的加权平均值。利用上述公式计算即可得到可燃冰样品的渗透率。
应用所述磁感装置进行测量是因为可燃冰分解后的流体中富含氢原子，氢原子核是进行核磁观测的重要条件。另外，通过核磁共振技术测量可燃冰样品的T2谱，没有可燃冰样品是否压实的要求以及核磁共振技术对可燃冰孔隙尺寸的要求较低。
考虑到可燃冰样品的结构与岩石的结构较为相似，优选的，所述核磁分析仪可以为岩心核磁分析仪。其中，将所述样品夹持器2置于核磁分析仪内，以便对未分解的可燃冰或分解后的可燃冰样品的T2谱进行测量。在用所述核磁分析仪对可燃冰样品测量结束后，由于样品没有任何损伤。所以核磁共振测量后的可燃冰样品能够进行其它一些破坏性的实验，这使得可燃冰样品的利用率大大提高了。
本申请一个实施方式中提供的可燃冰渗透率的测量装置，其通过设置样品夹持器、磁感装置、调压模块、驱替模块、控制器，所述调压模块通过使第一管线内的压力维持在预定压力，再通过围压空间向腔体施加预定的围压。所述驱替模块对可燃冰进行了恒压驱替，使可燃冰孔隙内的压力维持稳定。本申请实施方式在控压条件下获取了所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱。进而所述控制器能根据所述T2谱获取可燃冰样品的渗透率。
本申请实施方式提供的可燃冰渗透率的测量装置利用了调压模块与驱替模块保证了控压的条件，进而能够在控压条件下得到较为精确的可燃冰样品渗透率的信息。
在一个优选的实施方式中，如图1-图4所示。为便于磁感装置测量可燃冰样品在预定压力下的T2谱。所述测量装置设有射频组件，所述磁感装置与所述射频组件相配合能够测量可燃冰样品在预定压力下的T2谱。具体的，所述射频组件包括：镂空管21、射频线圈22。所述镂空管21为中空的管状结构；所述镂空管21的管壁设有多个孔。所述射频线圈22穿设于镂空管21壁的孔中。如此设置可以实现镂空管21与射频线圈22一体化，进而利于精确测量。
具体地，所述镂空管21的材料优选为无氢无磁材料，例如聚四酯附乙烯材料。这样才不会影响核磁分析仪内的磁场分布，进而不会影响核磁分析仪测量得到的结果。
所述镂空管21为中空的管状结构；所述镂空管21的管壁设有多个孔。所述射频线圈22穿设于镂空管21壁的孔中。具体的，所述射频线圈22一般是铜制的，所述射频组件的主要作用是发射脉冲和接受电磁信号与磁感装置(核磁分析仪)配合工作从而对流体进行核磁测量。
所述镂空管21管壁上设有多个孔，所述射频线圈22穿设于所述多个孔中，以此来嵌入所述镂空管21的管壁，从而实现了镂空管21与所述射频线圈22一体化的设计。
通过设置所述射频线圈22嵌入所述镂空管21管壁，使得镂空管21与射频线圈22一体化，即所述镂空管21与射频线圈22可以看成一个整体。这就避免了一般情况下，需要在样品夹持器2外添加一个射频线圈22来用于核磁测量的情形。
由于核磁分析仪测量的是射频线圈22包围的空间里的信号，如果将所述射频线圈22套于样品夹持器2外，射频线圈22与样品之间会有样品夹持器2的一些部件，这些部件也会产生信号。导致核磁分析仪测量时会测得除样品外的许多的多余信号(即噪声)。因此会使得最终测得的可燃冰样品的T2谱并不准确。
基于此考虑，射频线圈22一体化(所述射频线圈22嵌入所述镂空管21管壁)的设计能够使核磁共振分析仪获得更小噪声的测量数据，提高了信噪比。从而能够更加精确地得到更可靠的可燃冰样品的T2谱，能够更加可靠地分析可燃冰样品的渗透率。
所述调压模块包括恒压恒速调节件、调温器、第一流体储集件5。所述恒压恒速调节件3通过所述第一管线100连接于所述调温器与所述第一流体储集件5之间。所述调温器处于所述恒速恒压件的下游。
其中，所述恒压恒速调节件3用于使所述第一管线100内流体的速度与压力保持稳定，所述调温器用于调节所述第一管线100内的流体至预定温度。所述第一流体储集件5用于调节所述第一管线100内流体的量至预定量。
具体的，所述恒压恒速调节件3可以为恒压恒速泵，所述恒压恒速泵可以根据工作人员的需求将第一管线100内流体的压力至预设压力、预设速度。所述第一流体储集件5能够储存第一管线100内多余的流体或者能够在第一管线100内缺少流体时向第一管线100内补充流体，这样的设置可以尽量避免在实验的过程中所述第一管线100内出现气泡的情况，有利于实验的精确性。
如图2所示，所述容纳组件24具有用于放置所述可燃冰样品的腔体。具体的，所述容纳组件24的材料为无铁磁性柔性材料。所述外壳23与所述容纳组件24之间形成围压空间25，所述围压空间25用于为所述可燃冰样品调温，所述射频组件位于所述围压空间25。
具体的，所述腔体用于放置所述可燃冰样品。因为核磁测量使用的容纳组件24材料为无氢、无铁磁性的物质，这样不会影响核磁分析仪内的磁场分布，进而不会影响核磁分析仪测量得到的结果，保证结果的准确性。
所述容纳组件24为柔性材料，这样的设置是因为柔性材料可以将围压空间25中经恒压恒速泵调节后的流体的压力传递给腔体表面，使得腔体可以处于稳定的外部压力，即可以在实验过程中保证可燃冰样品可以处于一个稳定的外部压力下进行测量可燃冰样品的渗透率。当然，也可以通过恒压恒速件调节这个外部压力的值，根据工作人员的需求在不同的外压下测量可燃冰样品的渗透率并进行比较。在一个具体的实施例中，所述容纳组件24可以为热缩管。
所述外壳23与所述容纳组件24之间形成围压空间25，利用调温器与恒压恒速件对第一流体进行调温与调压，再利用的所述围压空间25为所述可燃冰样品调压与调温，所述射频组件位于所述围压空间25。其中，所述围压空间用于容纳流体对腔体内的样品进行调温与调压。
具体的，由于所述射频组件将所述围压空间25分隔为两部分，即所述镂空管21与所述腔体之间的内围压空间、和所述镂空管21与所述外壳23之间的***压空间。其中，内围压空间与所述腔体直接接触可以直接给样品传热。所述镂空管21与所述外壳23之间的***压空间可以容纳更多的流体，以避免发生外界和所述镂空管21与所述腔体之间的内围压空间有能量交换，而导致给样品传热的围压空间25的温度变化非常大的情况，如此可以有效保证实验准确性。
优选的，所述恒压恒速调节件3通过所述第一管线100连接于所述调温器与所述第一流体储集件5之间。具体的，所述调温器处于所述恒速恒压件的下游。所述恒压恒速调节件3连接于所述调温器与所述第一流体储集件5之间，所述调温器连接于所述样品夹持器2的上游。这样设置是因为所述恒压恒速调节件3在工作时会产生额外能量导致第一管线100内流体温度的改变，因此所述恒压恒速调节件3设于所述样品夹持器2的下游，以及所述调温器4的上游，这就避免了经恒压恒速调节件3改变温度的第一流体经过样品的情况。
当所述样品夹持器2设置于所述调温器4的下游时，经恒压恒速调节件3改变温度的第一流体，第一流体经过调温器4的作用能够恢复原来的温度，因而经过样品夹持器2的流体的温度仍会保持预定温度值不变。即可避免由于恒压恒速调节件3的工作，产生的额外能量导致为样品调温的第一流体温度发生改变的情况。
其中，所述第一管线100内的流体为不含氢的流体，具体的，所述第一管线100内的流体可以是全氟油，当然，本申请并不做唯一限定。由于全氟油不含氢，因此在核磁测量时其不会对测量结果产生影响，另外，全氟油能够在低温条件下工作，能够满足实验对温度的需求。
在一个具体的实施方式中，所述调温器4包括液浴槽41，调温器；所述液浴槽41内设有调温液；所述调温器用于调节所述调温液的温度。具体的，所述调温器可以为AC200-A40恒温循环器。所述液浴槽41还盖有槽盖，所述槽盖上具有隔热材料用于保温隔热。同理，所述第一管线100外可以包裹有隔热材料用于保温隔热。
所述调温液用于调节所述浸于所述调温液中的管线内流体的温度。所述调温器4调节的温度可以控制在-40℃到100℃温度范围内的任何温度，所述预定温度可以为一固定值，也可以为范围值。进一步的，所述预定温度可以在-30℃到60℃的温度范围中取值。
具体的，所述液浴槽41内设有调温液，所述调温液可以为乙二醇与水合适比例混合的配比液。虽然核磁共振测量的是流体的T2谱，但是由于乙二醇与水合适比例的配比液中不含氢、不含铁磁性的物质，因此并不会影响核磁分析仪测得的可燃冰样品的T2谱的准确性。而且所述乙二醇与水一定比例的配比液在低温下不会产生相变，因而也不会影响核磁共振测量得到的数据的准确度。
所述液浴槽41内的调温液可经过所述调温器调温，达到工作人员预定想要的温度后，再对浸于所述调温液中的管线内的流体进行调温。优选的，所述第一管线100具有螺旋延伸的热交换部，所述热交换部用于浸于所述调温液以使所述第一管线100内流体与所述调温液进行热量交换。浸于所述调温液的管线可以呈螺旋状。这样的螺旋状管线设计能够使管线流体在液浴槽41内与调温液充分地进行能量交换。
在一个优选的实施方式中，所述样品夹持器两端设有沿样品夹持器长度方向的贯通孔；所述贯通孔用于连通所述第一管线100与所述围压空间。所述围压空间为环形空间结构。
如图2所示，所述样品夹持器2两端之间设有贯通孔用于连接管线与围压空间；所述贯通孔用于提供流体流入所述围压空间25的通道；所述围压空间为环形空间结构。围压空间的环空设计使得只需在样品夹持器2的上部或下部中的其中一个的两端设置所述贯通孔即可。因为当所述围压空间为环空结构时，不论是在样品夹持器2的上部围压空间还是在下部围压空间，当所述流体在恒定流速时，所述流体都可以充满整个上部和下部的围压空间。
所述样品夹持器2两端连接管线，所述样品夹持器2一端的管线内的流体经过所述围压空间，通过所述围压空间流入另一端的管线内。所述围压空间25内的流体经调温器4调温后可以对腔体内的可燃冰样品进行调温促使其相变分解。如上所述，所述围压空间25的流体为全氟油，因此不会对核磁分析仪的测量产生什么影响。
所述样品夹持器2用于夹持样品，并且所述样品夹持器2可以利用所述围压空间25中经调温的流体对被所述围压空间25包围的可燃冰样品进行调温，使所述可燃冰样品经调温(具体可以为加热后)，进行相变分解。
在一个实施方式中，所述腔体沿所述样品夹持器2长度方向的两端设有中心孔。具体的，沿所述腔体宽度中心处轴向的两端可以设有沿样品夹持器2长度方向的中心孔。所述驱替模块具有用于向所述腔体输入驱替液的输入端。所述驱替模块用于利用所述驱替液对位于所述样品夹持器2内的可燃冰样品进行恒压驱替。其中，通过第二管线200连接所述中心孔与所述驱替模块，所述第二管线200内充满驱替液，所述驱替液为甲烷与水以预定比例混合的流体。
所述驱替模块包括恒压泵6、压力传感器、调节阀与驱替液储集件8。驱替液储集件8用于存储驱替液。所述调节阀包括第一调节阀71与第二调节阀72。所述压力传感器设于所述腔体内。所述压力传感器与所述第一调节阀71、第二调节阀72电性连接。
具体的，所述恒压泵6与第一调节阀71通过所述第二管线200与所述腔体一端的中心孔连通。所述驱替液储集件8与所述第二调节阀72通过所述第二管线200与所述腔体另一端的中心孔连通。当然，所述恒压泵6也可以通过第二管线200与驱替液储集器相连接形成环状流体回路，对此本申请不做唯一限定。
所述恒压泵6、所述压力传感器、所述第一调节阀71、所述第二调节阀72与所述驱替液储集件8配合作用能够使所述可燃冰样品孔隙的压力保持稳定。具体的，所述恒压泵6可以维持在恒定压力的工作状态下，通过第一调节阀71与第二调节阀72对所述可燃冰样品进行恒压驱替，从而调节控制所述驱替液对腔体中心孔连接处的压力。
所述腔体长度方向两端设有压力传感器，所述压力传感器可以与第一调节阀71、第二调节阀72相连接，根据工作人员的需求提前设定好需求的腔体内部的压力，压力传感器可以反馈给第一调节阀71、与第二调节阀72腔体内部压力，通过与压力传感器电性连接的第一调节阀71、与第二调节阀72自动调节腔体内的压力，以使所述腔体内的压力保持在一个稳定的状态。当然，所述工作人员也可以根据需求调整需求的腔体压力，从而比较在不同的腔体压力状态下可燃冰样品渗透率的大小。
所述第二管线200内充满驱替液，所述驱替液可以为甲烷与水以预定比例混合的流体。按照所述预定比例的甲烷与水的混合流体，其预定比例能够最大程度上做到与可燃冰分解后的流的中的甲烷与水比例相同。这样的设置可以保证在能够控制腔体内压力的基础上，利用核磁分析仪所获得的T2谱的信号仍然符合理论要求，即利用此T2谱计算出的可燃冰样品的渗透率仍然是精确的。
在本实施方式中，所述驱替模块可以通过第二管线200设置于所述腔体的两端，用于调节所述腔体内的压力保持稳定。保证了测量的可靠性与精度。
综上，本申请实施方式提供的可燃冰渗透率的测量装置，其通过设置样品夹持器、磁感装置、调压模块、驱替模块、控制器。对在控温、控压的条件下利用核磁分析仪获取可燃冰样品的T2谱。本申请实施方式能通过控制器对所述T2谱进行了一定的数据处理，进一步根据所述T2谱能获取可燃冰样品的渗透率。本申请实施方式提供的可燃冰渗透率的测量装置利用了调压模块与驱替模块保证了控压的条件，能够在控压条件下得到进而可燃冰样品渗透率的信息。所述测量过程操作较为方便，并且测量可燃冰的渗透率较为精确。
本申请实施方式中还提供一种可燃冰渗透率的测量方法，本实施方式中的测量方法可以但不限于采用或被应用至上述测量装置，当然，本实施方式中的测量方法也可以被单独使用，以进行可燃冰样品渗透率的测量。
具体的，如图5所示，所述可燃冰渗透率的测量方法包括以下步骤：
S100：获取所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱。
在本步骤中，所述预定压力是可以根据工作人员的需求自行调节的。当所述可燃冰样品的温度与压力都不再发生改变的状态下，利用核磁分析仪获取可燃冰样品的T2谱。
S200：根据所述可燃冰样品在预定温度及预定压力下的T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率。
在本步骤中，所述T2谱可以通过电性传输到计算机(上述控制器的一个实施例)中，并在计算机中进行数据处理，通过一系列的数据处理得到所述可燃冰样品的渗透率。具体的，所述根据所述可燃冰样品在预定温度与预定压力下的T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率的步骤包括以下步骤：根据T2谱算出T2谱的加权平均值与根据T2谱反演得到可燃冰样品的孔隙度；根据孔隙度与T2谱的加权平均值得到所述可燃冰样品的渗透率。
其中，所述根据孔隙度与T2谱的加权平均值得到所述可燃冰样品的渗透率的步骤采用如下公式计算：
k＝aT2m 2φ4；
其中，k为渗透率，其单位为mD；a为磁化量常数；φ为孔隙度；T2m为T2谱的加权平均值，其单位为s。
其中，所述磁化量常数是发明人根据以往的实验经验获得的，所述孔隙度通过所述T2谱反演得到，所述T2m则为T2谱的加权平均值，T2m是通过MATLAB程序处理得到的T2分布图的加权平均值。利用上述公式计算即可得到可燃冰样品的渗透率。
本申请中的可燃冰样品渗透率的方法，通过在控温与控压条件下利用核磁分析仪获取可燃冰样品的T2谱，并通过软件对其进行数据处理得到可燃冰样品的渗透率。本申请实施方式可以实现在控温与控压条件下对可燃冰样品渗透率进行测量。
可燃冰样品是处于预定温度与预定压力的条件下进行测量的，可行的，所述预定温度值与所述预定压力值可以取多组，可以进一步研究温度参数与压力参数对于可燃冰样品渗透率的影响。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (10)
1.一种可燃冰渗透率的测量装置，其特征在于，包括：
用于夹持所述可燃冰样品的样品夹持器；所述样品夹持器包括射频组件、容纳组件、外壳；所述容纳组件具有用于放置所述可燃冰样品的腔体；所述外壳与所述容纳组件之间形成用于向所述腔体施加围压的围压空间；所述射频组件位于所述围压空间，所述射频组件用于发射电磁信号；
与所述样品夹持器通过第一管线连接的调压模块；所述第一管线内充满第一流体；所述调压模块能够调节所述第一管线内流体的压力至预定压力；所述第一管线与所述围压空间相连通以使所述第一管线内流体流入所述空间、以及所述空间内的流体流入所述第一管线；
与所述腔体连通的驱替模块，所述驱替模块能够向所述腔体输入驱替液；所述驱替模块用于利用所述驱替液对位于所述样品夹持器内的可燃冰样品进行恒压驱替；
能够放置所述样品夹持器的磁感装置，所述磁感装置与所述射频组件相配合用于获取所述可燃冰样品在所述预定压力下的T2谱；
与所述磁感装置相连接的控制器,所述控制器用于根据所述T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率。
2.如权利要求1所述的可燃冰渗透率的测量装置，其特征在于，所述射频组件套设于所述容纳组件外；其中，所述射频组件包括：镂空管、射频线圈；所述镂空管为中空的管状结构；所述镂空管的管壁设有多个孔；所述射频线圈穿设于所述多个孔中。
3.如权利要求1所述的可燃冰渗透率的测量装置，其特征在于，所述调压模块包括恒压恒速调节件、调温件、第一流体储集件；所述恒压恒速调节件通过所述第一管线连接于所述调温件与所述第一流体储集件之间；所述调温件处于所述恒速恒压件的下游；
所述恒压恒速调节件用于使所述第一管线内流体以预设速度与预设压力流动；
所述调温件用于调节所述第一管线内的流体至预定温度；
所述第一流体储集件用于使所述第一管线充满流体。
4.如权利要求3所述的可燃冰渗透率的测量装置，其特征在于，所述调温件包括液浴槽，调温器；所述液浴槽内设有调温液；所述调温液包括乙二醇与水混合的配比液；
所述调温器用于调节所述调温液的温度至预定温度；
所述调温液用于与浸没于所述调温液中的第一管线内流体进行热量交换。
5.如权利要求4所述的可燃冰渗透率的测量装置与方法，其特征在于，所述样品夹持器两端设有沿样品夹持器长度方向的贯通孔；所述贯通孔用于连通所述第一管线与所述围压空间；所述围压空间为环形空间结构；
所述腔体沿所述样品夹持器长度方向的两端设有中心孔；所述中心孔与所述驱替模块之间通过第二管线连接；所述第二管线内充满驱替液；所述驱替液为甲烷与水以预定比例混合的流体。
6.如权利要求5所述的可燃冰渗透率的测量装置，其特征在于，所述驱替模块包括恒压泵、压力传感器、调节阀与驱替液储集件；驱替液储集件用于存储驱替液；所述调节阀包括第一调节阀与第二调节阀；
所述压力传感器设于所述腔体沿长度方向的两端；所述压力传感器与所述第一调节阀、第二调节阀电性连接；
所述恒压泵与第一调节阀通过所述第二管线与所述腔体一端的中心孔连通；
所述驱替液储集件与所述第二调节阀通过所述第二管线与所述腔体另一端的中心孔连通。
7.如权利要求1所述的可燃冰渗透率的测量装置，其特征在于，所述控制器根据T2谱算出T2谱的加权平均值以及根据T2谱反演得到可燃冰样品的孔隙度，进而计算得到所述可燃冰样品的渗透率。
8.一种可燃冰渗透率的测量方法，其特征在于，所述可燃冰渗透率的测量方法包括以下步骤：
获取所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱；
根据所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率。
9.如权利要求8所述的可燃冰渗透率的测量方法，其特征在于，所述根据所述可燃冰样品在预定压力下的T2谱获取所述可燃冰样品的渗透率的步骤包括以下步骤：
根据T2谱算出T2谱的加权平均值以及根据T2谱反演得到可燃冰样品的孔隙度；
根据孔隙度与T2谱的加权平均值得到所述可燃冰样品的渗透率。
10.如权利要求9所述的可燃冰渗透率的测量方法，其特征在于，所述根据孔隙度与T2谱的加权平均值得到所述可燃冰样品的渗透率的步骤采用如下公式计算：
k＝a·T2m 2φ4；
其中，k为渗透率，其单位为mD；a为磁化量常数；φ为孔隙度；T2m为T2谱的加权平均值，其单位为s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200707 |
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