一种水合物模型含水饱和度测量装置和方法与流程

1.本发明涉及一种属于水合物实验技术领域，尤其涉及一种关于水合物模型含水饱和度测量装置和方法。


背景技术：

2.含水饱和度指的是水合物藏开发后含水的量与水合物成藏总量的比值，在水合物实验中，内部水合物模型内通常采用水砂混合物进行填充，水合物模型的含水饱和度表示水合物模型开采后含水量的多少，也即反应是水合物试验的重要参数之一，含水饱和度在水合物实验前后的数值差被用于验证水合物开采技术的先进性和成功率。含水饱和度数据的准确性是评价水合物实验装备可靠性的重要凭证。由于水合物实验装备通常要求水合物模型处于极端温度和压力环境下，同时需要保证含水饱和度测量不能影响装置的密封性，这就对测量方法提出了极高的要求。
3.电阻率测量法作为一种可靠性高，适用性好的测量方法，可被广泛采用于水合物实验领域中的水合物模型含水饱和度检测。砂石的成分一旦确定，其电阻率必然是一个固定的数值，随着开采的变化，含水率会发生变化，当砂石层中含有杂质水量变化后，其电阻率会随着含水量的变化而变化，所以可以根据某一固定点的电阻率变化情况来判断该点的含水饱和度情况。然而，由于测量环境恶劣，测量准确性要求高，传统的电阻率测量方法只能采用直接牵引电信号线的方法进行探测，这种方法既不能适用于高密度的电阻率测试装置，也不能保证电极之间的位置固定，更不能保证水合物模型密封性良好。
4.目前传统的电阻率测量方法一般用于较广阔地域的测量，例如用于对地球物理等范畴的测量，用于实验室内的水合物藏模拟尚未实现，尤其通过对室内大尺度水合物研究的电阻率测量尚未实现。传统的电阻率测量方法既不能适用于高密度的电阻率测试装置，也不能保证电极之间的位置固定，不能保证水合物模型密封性良好。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种水合物模型含水饱和度测量装置，能够保持测量过程中电极之间的位置不变以及水合物模型密封性良好，能够适用于高密度电阻率测试。本发明的另一个目的提供了一种水合物模型含水饱和度测量方法。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
7.一种水合物模型含水饱和度测量装置，包括：
8.密封封闭容器，所述密封封闭容器内装有待测物质，所述密封封闭容器的顶部间隔设有若干个螺纹孔；
9.至少一个电极卡套，所述电极卡套插入至所述螺纹孔内，用于检测所述待测物质内不同深度的电阻率。
10.优选的，所述密封封闭容器的顶部开设有多个所述螺纹孔，所述电极卡套包括多个，多个所述电极卡套与多个所述螺纹孔一一对应，对应的所述电极卡套插入至对应的所
述螺纹孔内，且每个所述电极卡套插入深度不同。
11.优选的，所述密封封闭容器包括上釜盖、筒体和下釜盖，所述筒体的顶端形成有上法兰，所述筒体的底端形成有下法兰，所述上法兰与所述上釜盖之间通过第一紧定螺栓密封固定连接，所述下法兰与所述下釜盖之间通过第二紧定螺栓密封固定连接。
12.优选的，若干个所述螺纹孔沿着水平和竖直方向阵列设置在所述上法兰上。
13.优选的，所述电极卡套包括三个，三个所述电极卡套分别通过不同的所述螺纹孔插入至所述封闭容器内，且插入的深度不同，相邻两个所述电极卡套的距离相同。
14.优选的，所述电极卡套包括第一测量电极、第二测量电极、紧线罩、压紧帽和紧线座，所述压紧帽的底端形成有第一内螺纹孔，所述压紧帽的顶端插入至所述第一内螺纹孔内与所述紧线罩螺纹连接，所述压紧帽的底端形成有第二内螺纹孔，所述紧线座的顶端插入至所述第二内螺纹孔内与所述压紧帽螺纹连接，所述第一测量电极、第二测量电极一次穿过所述紧线罩、压紧帽以及紧线座且而且间隔安装。
15.优选的，还包括导向片和若干层垫片，所述紧线座的顶端形成有内槽，所述垫片套设在所述内槽内，所述紧线座插入至所述第二内螺纹孔内，在所述紧线座选入的过程中所述导向片插入至所述内槽内将位于所述内槽内的垫片压紧。
16.优选的，所述紧线罩和紧线座均呈锥形。
17.一种水合物模型含水饱和度测量方法，基于所述的水合物模型含水饱和度测量装置，包括步骤：
18.将待测物质装至密封封闭容器内；
19.将若干个所述电极卡套通过封闭容器顶部的螺纹孔插入至所述封闭容器内；
20.将电极卡套接通电源，并利用与电极卡套连接的电流传感器测量待测物质的电阻率。
21.优选的，所述电极卡套包括多个，多个所述电极卡套分别通过不同的所述螺纹孔插入至所述封闭容器内，且插入的深度不同，相邻两个所述电极卡套的距离相同。
22.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
23.本发明提供的水合物模型含水饱和度测能够确保在不影响水合物模型密封性的前提下，既能实现高密度的电阻率测量，又能够保证测量结果的可靠性和准确性。
附图说明
24.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
25.图1是水合物模型含水饱和度测量装置的结构示意图；
26.图2是一种水合物模型含水饱和度测量装置的俯视图；
27.图3是电极卡套的结构示意图；
28.附图中各标记表示如下：
29.1-筒体、2-上釜盖、3-下釜盖、4-上法兰、5-下法兰、6-第一紧定螺栓、7-第二紧定螺栓、8-第一电极卡套、9-第二电极卡套、10-第三电极卡套、11-第一探测电极、12-第二探测电极、13-紧线罩、14-压紧帽、15-紧线座、16-垫片、17-导向片、18-螺纹孔。
具体实施方式
30.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
31.如图1至图3所示，本发明的实施例提供了一种水合物模型含水饱和度测量装置用于对于地下水合物藏等新能源的储量以及开采前后的不同介质的含量预测及检测，尤其在水合物藏的前期勘探开发过程中，用于对能源开采前后的含水饱和度进行检测，通过电阻率等手段可以直观的反应水合物藏开发后含水饱和度等情况，为勘探开发提供了数据基础。
32.所述水合物模型含水饱和度测量装置包括密封封闭容器和三个电极卡套。所述密封封闭容器用于装有待测物质，具体为水合物藏模拟物，所述密封封闭容器的顶部间隔设有若干个螺纹孔18，三个所述电极卡套插入至对应的所述螺纹孔18内，用于检测所述待测物质内不同深度的电阻率。
33.所述密封封闭容器包括上釜盖2、筒体1和下釜盖3，所述筒体1的顶端形成有上法兰4，所述筒体1的底端形成有下法兰5，所述上法兰4与所述上釜盖2之间通过第一紧定螺栓6密封固定连接，所述下法兰5与所述下釜盖3之间通过第二紧定螺栓7密封固定连接。若干个所述螺纹孔18沿着水平和竖直方向阵列设置在所述上釜盖2上。
34.三个所述电极卡套分别位第一电极卡套8、第二电极卡套9和第三电极卡套10，所述第一电极卡套8、第二电极卡套9和第三电极卡套10通过不同的所述螺纹孔18插入至所述封闭容器内，且插入的深度不同，相邻两个所述电极卡套的距离相同。
35.三个所述电极卡套结构相同。所11述电极卡套包括第一测量电极、第二测量电极12、紧线罩13、压紧帽14、紧线座17、导向片15和若干层垫片16，所述压紧帽14的底端形成有第一内螺纹孔，所述压紧帽14的顶端插入至所述第一内螺纹孔内与所述紧线罩13螺纹连接，所述压紧帽14的底端形成有第二内螺纹孔，所述紧线座17的顶端插入至所述第二内螺纹孔内与所述压紧帽14螺纹连接，所述第一测量电极11、第二测量电极12一次穿过所述紧线罩13、压紧帽14以及紧线座17且而且间隔安装。所述紧线座17的顶端形成有内槽，所述垫片16套设在所述内槽内，所述紧线座17插入至所述第二内螺纹孔内，在所述紧线座17选入的过程中所述导向片15插入至所述内槽内将位于所述内槽内的垫片16压紧。
36.通过实验室内研究水合物藏开发机理及特性，可以将电阻率探针比较密集的布置在水合物模型内部，通过水合物模型上下左右前后等各个方向以探针的形式进行布置，每组探针从上向下间隔固定，实现了测量电极间的尺寸设定和测量电极上下各个点位的尺寸确定，通过如此几何点位的布置，再根据各个点测出的电阻率值，就可以将整个水合物模型通过有限元等反演出整体的电阻率特性。采用各点独立密封，通过一孔多线技术实现各个电阻率探针的密封。
37.本发明的另一个实施例还提供了一种上述水合物模型含水饱和度测量装置的测量方法，包括步骤：
38.s1、将待测物质装至密封封闭容器内；
39.s2、将三个所述电极卡套分别通过不同的所述螺纹孔18插入至所述封闭容器内，
且插入的深度不同，相邻两个所述电极卡套的距离相同；
40.s3、将电极卡套接通电源，并利用与电极卡套连接的电流传感器测量待测物质的电阻率。
41.本发明可实现对实验室内水合物领域物理模型的电阻率测量，解决了传统大尺度，远距离测量方式不能用于室内测量的难题，同时通过实验室内大尺度水合物模型的电阻率测量，可以实现对水合物模型含水饱和度的测量，为水合物的成藏机理研究和勘探开发方面的实验室研究提供重要的实验依据及数据支撑，实验室内的数据模拟，对现场服务及施工方案具有强大的指导意义。
42.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。