悬浮态水合物地层模拟装置及地层模拟方法

摘要

本发明涉及一种悬浮态水合物地层模拟装置及地层模拟方法，是由真空饱和装置、冷冻装置、微波加热装置、压气排水装置和水合物合成装置联合组成：本发明地层样品受热均匀，波导管与岩层样品的相对高度可调整，整个岩层样品都能够处在相对均匀的电磁场中；采用了吸收微波能力远强于冰的岩矿石颗粒作为模拟地层样品；通过调节微波加热功率和加热时间来控制天然气水合物的饱和度；对多孔介质的地层样品进行表面处理，使其具有疏水性，使水合物只存在与地层样品孔隙中而避免地层样品颗粒表面包裹水合物层；采用多层叠加方式，获取具有大直径，高厚度的悬浮态水合物地层样品，为模拟钻井、测井、模拟开采水合物提供模拟地层。

主权项

一种悬浮态水合物模拟地层装置，其特征在于：是由真空饱和装置、冷冻装置、微波加热装置、压气排水装置和水合物合成装置联合组成，所述的真空饱和装置是由真空饱和缸(1)内装有样品匣(3)，样品匣(3)两端设有橡胶密封垫(4)，样品匣底板(5)设有排水孔(46)，样品匣底板(5)与真空饱和缸(1)的内底面静配合接触，样品匣(3)内装有地层样品(10)，在地层样品(10)的上部覆有样品匣盖(11)，样品匣(3)周围装有去离子水(7)，真空饱和缸(1)上部设有缸盖(2)，在缸盖(2)的中部设有排气接头(9)，排气接头(9)通过管线和节流阀(6)与真空泵(8)连接构成；所述的冷冻装置是由冷冻室(18)上部设有冷冻液出口(20)，冷冻液出口(20)通过管路(21)、制冷循环泵(12)、制冷循环泵排出管路(13)、节流阀(14)、屏蔽式增压泵(15)和节流阀(16)与冷冻室(18)下部设有冷冻室入口(17)连接，样品匣(3)置于冷冻室(18)内，样品匣(3)周围注有低温酒精(19)，低温酒精(19)通过泵和管线循环构成；所述的微波加热装置是由磁控管调节架(22)下部装有电机(26)，电机(26)的转动轴与托盘(25)连接，托盘(25)之上放有样品匣(3)，磁控管调节架(22)上部通过螺栓固定磁控管(24)，磁控管(24)下端通过螺栓连接波导(23)，波导(23)激励端口指向地层样品(10)的上表面，磁控管(24)分四个同心圈层固定在磁控管调节架(22)上，磁控管(24)从内圈层到外圈层分别为三个、六个、十二个和十八个磁控管(24)均匀分布，通过调节螺钉(27)调整波导(23)激励端口与地层样品(10)上表面的距离；所述的压气排水装置是由压气排水箱(28)底部设有的排水口(29)与集水箱(31)连接，排水口(29)与样品匣底板(5)设有排水孔(46)相连通，压气排水箱(28)上部设有的气体入口(30)经节流阀(32)与冷风机(33)连接构成；所述的水合物合成装置是由恒温槽(37)内装有不锈钢反应釜(38)，不锈钢反应釜(38)内装有经排水后去掉样品匣(3)底板的地层样品、温度传感器T和压力传感器P，样品匣(3)底部设有的抽气孔通过不锈钢反应釜出口管路(40)与节流阀(39)、真空泵(41)和气水分离室(42)连接，不锈钢反应釜(38)上部设有高压注射孔，高压甲烷气源(34)经节流阀(35)和进口管路(36)与高压注射孔连接，水箱(45)通过管线经高压注射泵(44)、节流阀(43)和进口管路(36)与高压注射孔连接构成。