一種含甲烷水合物的巖心樣品壓制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于石油天然氣技術領域，涉及一種含甲烷水合物的巖心樣品壓制裝 置。
【背景技術】
[0002] 受巖心來源限制，天然氣水合物關鍵物性參數（主要包括力學、聲學、電學、熱物 理及滲透率等）研究進展緩慢。人造含水合物沉積物巖心是天然氣水合物模擬實驗研究的 重要手段之一。開展含水合物沉積物物性參數測定技術研究，樣品制備尤為關鍵。目前， 實驗室中制備樣品的方法主要有二種：原位生成法和混合壓制法。不同的制備方法將會導 致所制作的含水合物沉積物物理模型不同，進而導致測量所得的有關物性參數存在較大差 異。自然界水合物的形成與實驗室合成在時間尺度上存在巨大的差異，因此，實驗室制備的 含水合物沉積物的結構性、膠結性等微觀方面與自然界的水合物沉積物有較大的差別。因 此，非常有必要建立一種含水合物巖心樣品的制備技術方法，以獲取更為接近自然狀態下 的含水合物沉積物樣品，以替代真實的含天然氣水合物巖心樣品開展相關實驗，這對含天 然氣水合物巖心樣品關鍵物性參數的準確測定以及相關應用技術方法的建立具有重要意 義。
[0003] 混合壓制法是目前國內外應用比較普遍的一種人工巖心壓制技術，該方法將天然 氣水合物粉末與特定規格石英砂在一定溫度壓力條件下混合壓縮成型。
[0004] 大連理工大學采用混合壓實法制備含水合物巖心樣品。該方法中先將高嶺石粘土 烤干，然后放到冰箱里冷卻。此外，用刨冰機制得冰粉并將其填充到反應器中，同時，也將高 壓甲烷氣體充入反應器中，然后將反應器放入冰箱中來生成甲烷水合物。在反應結束后將 不飽和的甲烷水合物從反應器中取出，根據實驗要求將干燥的高嶺石粘土與不飽和甲烷水 合物按一定比例混合，然后將混合物放入模子中加高壓（l〇MPa)壓縮來制得樣品。最后，將 沉積物樣品從模子中取出，包在一個橡膠膜中并及時放入壓力室中。整個樣品制備過程都 是在低溫室（_l〇°C)中進行的。
[0005] 上述技術涉及一種含水合物巖心樣品的混合壓實制樣技術，與本申請技術方法接 近。該方法雖然實現了在含水合物巖心樣品的壓制成型，但無法準確控制水合物飽和度、分 布狀態（彌散狀、核狀及層（脈）狀等）等特定水合物儲層的關鍵特征，即無法確保所壓制 巖心的基本特征與目標儲層的一致性。產生上述問題的原因是上述背景方法未綜合考慮模 擬實驗中目標儲層的有關特性。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型的目的在于提供一種含甲烷水合物的巖心樣品壓制裝置，解決了現有 的水合物巖心樣品的壓制成型過程中，無法確保所壓制巖心的基本特征與目標儲層的一致 性的問題。
[0007] 本實用新型所采用的技術方案是包括液壓裝置控制器，液壓裝置控制器連接油馬 達，油馬達連接油栗，油栗分別連接壓制裝置電機和液壓油罐，油馬達連接壓柱的頂部，壓 柱的底部接觸振動器，振動器壓在下方的巖心樣品上，巖心樣品裝在模具內，巖心樣品外套 有襯套，模具為分體式設計，模具外設有壓緊機構，壓緊機構由壓制裝置冷卻夾套包裹，冷 卻夾套上分別設有液氮入口和氮氣出口，振動器連接振動裝置控制器。
[0008] 進一步，所述冷卻夾套采用對開方式，內部采用螺旋式結構，使冷卻液充分與樣品 柱接觸保持制冷溫度。
[0009] 本實用新型的有益效果是能夠很好地保證含甲烷水合物的巖心樣品壓制基本特 征與目標儲層的一致。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本實用新型含甲烷水合物的巖心樣品壓制方法示意圖；
[0011] 圖2是巖心壓制裝置示意圖；
[0012] 圖3是混合攪拌裝置示意圖。
[0013] 其中，其中，1液壓裝置控制器，2壓制裝置電機，3油栗，4油馬達，5液壓油罐，6壓 柱，7振動裝置控制器，8模具，9液氮入口，10氮氣出口，11振動器，12壓緊機構，13巖心樣 品，14壓制裝置冷卻夾套，15襯套，21攪拌裝置電機，22減速機構，23電器控制器，24傳動 機構，25攪拌軸，26攪拌槳，27攪拌裝置冷卻夾套，28物料箱，29沉積物與水合物混合物料。
【具體實施方式】
[0014]下面結合【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0015] 圖1為本工藝流程的示意圖，本實用新型實施例工藝流程的步驟如下：
[0016] ⑴確定壓制巖心的基本特征：
[0017] 南海神狐海域含水合物沉積物巖心SH2B為目標水合物儲層樣品，以其基本特征 確定本實施案例的實際物理模型特征。由于目標儲層的礦物組成十分復雜，實施例中對其 進行了簡化：該區域水合物飽和度為20%~49%，取平均值為34. 5%;平均孔隙度為32%; 水合物在沉積物中呈彌散狀分布；巖心沉積物組成以碎肩礦物、粘土礦物和碳酸鹽礦物為 主，總體含量分別為63%、20%和17% ;碎肩礦物主要為石英，粘土礦物主要為伊利石和綠 泥石，碳酸鹽礦物主要為方解石；水合物主要氣體組成為甲烷氣體。
[0018] (2)沉積物復配及預處理：
[0019] ①按重量份分別稱取細粒石英砂6. 3份、粘土礦物（伊利石）2. 0份和方解石1. 7 份；
[0020] ②將步驟①稱取的沉積物用實驗室去離子水沖洗2~3次，沖洗干凈后轉移至樣 品盤中；
[0021] ③將盛由沉積物樣品的樣品盤置于烘箱中烘干備用；
[0022] ④將烘干后的沉積物樣品置于混合攪拌裝置（圖3所示）的物料箱28中；
[0023] ⑤通過電器控制器23設置攪拌速率，開啟攪拌裝置電機21，直至沉積物樣品混合 均勻；
[0024] (3)水合物與沉積物低溫攪拌混合：
[0025] ①將混合攪拌裝置（圖3)置于-30°C低溫室內；
[0026] ②將混合攪拌裝置（圖3)中攪拌系統冷卻夾套27中注入液氮降低物料箱28 (圖 3)及其中沉積物的溫度以防止水合物分解；
[0027] ③依照巖心樣品體積、孔隙度和水合物飽和度計算所需水合物重量為6. 4g，采用 桌面稱迅速稱取實驗室合成的純甲烷氣體水合物樣品；
[0028] ④待物料箱28 (圖3)充分冷卻后將稱取的純甲烷氣體水合物樣品置于物料箱中 與復配的沉積物混合；
[0029] ⑤通過電器控制器22(圖3)設置攪拌器轉速lOOr/min和攪拌時間15min，開啟攪 拌裝置電機21 (圖3)，開始攪拌直至水合物與沉積物混合均勻；
[0030] ⑥將混合均勻的含水合物沉積物樣品從物料箱28 (圖3)中取出并置于液氮中保 存；
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