專利名稱：原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的方法和裝置。
背景技術(shù)：
氣體水合物是由一些氣體和水在一定的低溫和高壓的條件下生成的一種冰狀結(jié) 晶類化合物，當(dāng)氣體中甲烷的含量超過99%稱為天然氣水合物，俗稱可燃冰。天然氣水合物 廣泛分布于海底和高原凍土中。11113天然氣水合物分解時(shí)可釋放出164!113的甲烷氣體。在石 油等常規(guī)能源日益緊張的21世紀(jì)，勘探開發(fā)儲量巨大的天然氣水合物具有很重要的能源 戰(zhàn)略意義。大量的天然氣水合物以固體形式廣泛分布在海底沉積物中和永久凍土中。由于 海底天然氣水合物的復(fù)雜的賦存環(huán)境，對海底沉積物中水合物的儲量估算不是很準(zhǔn)確。一 般認(rèn)為海底天然氣水合物的儲量主要取決于水合物的分布面積、水合物穩(wěn)定帶的厚度、沉 積層的孔隙度及水合物的飽和度。因此水合物的飽和度對于估算海底天然氣水合物的儲量 是非常重要的，而目前由于海底水合物形成與賦存的特殊條件，很難通過原地直接測量來 獲得沉積層中水合物的飽和度。在水合物勘探開采中，電阻率測井是最為普遍的確定水合 物飽和度的方法之一。含水合物地層的電阻率明顯高于不含水合物的地層，而且含水合物 的地層的電阻率隨著水合物含量的增加而增加。但由于高昂的測井費(fèi)用和海底水合物的儲 ，、^J復(fù)雜的條件，不可能都在每一次在可能含有水合物的沉積物的賦存處進(jìn)行實(shí)地的電阻
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能測量實(shí)驗(yàn)室內(nèi)合成的水合物或含水合物沉積物電
導(dǎo)率的的方法和裝置，對實(shí)際勘探開發(fā)水合物和水合物儲量的準(zhǔn)確估算具有重要的意義。 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明實(shí)用新型采取了以下的技術(shù)方案原位測量氣體水合物
及含水合物沉積物的電阻率的方法，包括如下步驟 (1)水合物或水合物沉積物的生成 i)反應(yīng)氣體由供氣系統(tǒng)進(jìn)入到水合物反應(yīng)釜內(nèi)； ii)在液壓傳動系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)分別為水合物反應(yīng)釜提供的反應(yīng)壓力和反應(yīng)溫度 下，反應(yīng)氣體與水合物反應(yīng)釜內(nèi)的其他反應(yīng)物反應(yīng)生成水合物；
(2)電阻率物性測定 i)與水合物反應(yīng)釜連接的測控采集系統(tǒng)將從水合物反應(yīng)釜內(nèi)采集來的溫度、壓 力、位移、電阻的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過四線制的惠更斯電橋測出位于水合物反應(yīng)釜內(nèi) 第一銅電極和第二銅電極之間的水合物或含水合物沉積物的電阻R ; ii)通過插入到水合物反應(yīng)釜內(nèi)的位移傳感器的測桿對第一銅電極和第二銅電極 施壓來壓緊水合物或水合物沉積物，得到位移差數(shù)據(jù)1 ; iii)通過測量第一銅電極和第二銅電極的直徑計(jì)算出銅電極的接觸面積A ;
iv)根據(jù)電阻率公式p-了，測算出水合物或水合物沉積物的電阻率P 。 本系統(tǒng)裝置的使用方法包括兩個過程其一為水合物或水合物沉積物的生成反 應(yīng)，具體為反應(yīng)氣體由供氣系統(tǒng)進(jìn)入到水合物反應(yīng)釜，在由液壓傳動系統(tǒng)提供所需的反應(yīng) 壓力和控溫系統(tǒng)控制的反應(yīng)溫度下，與水合物反應(yīng)釜內(nèi)的其它反應(yīng)物在一定的溫度和壓力 下反應(yīng)生成水合物，并通過測控采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對水合物或含水合物沉積物的電導(dǎo)率物性 的測量；反應(yīng)時(shí)，先將反應(yīng)液體從進(jìn)水口注入水合物反應(yīng)釜中，然后緊固上法蘭蓋，抽真空； 將溫度和壓力調(diào)整到所需的溫度壓力條件，開始進(jìn)氣；其二為電阻率物性測定，在反應(yīng)終止 后，即可對樣品進(jìn)行測量。 本發(fā)明還提供了一種原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的裝置，包 括有水合物反應(yīng)釜，設(shè)置在水合物反應(yīng)釜外圍并為水合物反應(yīng)釜提供恒溫的控溫系統(tǒng)，分 別與所述水合物反應(yīng)釜連接的供氣系統(tǒng)和供水系統(tǒng)，還包括有用于對水合物或含水合物沉 積物的電導(dǎo)率物性進(jìn)行測量的測控采集系統(tǒng)，所述測控采集系統(tǒng)一端連接在所述水合物反 應(yīng)釜和供氣系統(tǒng)之間，另一端與所述水合物反應(yīng)釜連接，所述水合物反應(yīng)釜輸出連接到用 于提供氣體反應(yīng)壓力的液壓傳動系統(tǒng)，還包括設(shè)置在水合物反應(yīng)釜上的位移傳感器，所述 位移傳感器的測桿插入到水合物反應(yīng)釜內(nèi)；在所述水合物反應(yīng)釜內(nèi)的頂部和底部分別設(shè)有 與所述測控采集系統(tǒng)連接的第一銅電極、第二銅電極。 供氣系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)氣體的流通和氣體狀態(tài)參數(shù)的檢測；控溫系統(tǒng)可為水 合物的反應(yīng)提供所需的溫度條件；測控采集系統(tǒng)可采集水合物反應(yīng)釜內(nèi)的溫度、壓力、位 移、電阻的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，跟蹤反應(yīng)過程；位移傳感器的測桿可通過對第一銅電極和第 二銅電極施壓來壓緊本來松散的水合物或水合物沉積物，從而準(zhǔn)確得到位移差數(shù)據(jù)；電阻
率的測量依據(jù)為^ = 了，其中P為水合物或水合物沉積物的電阻率，R為水合物的電阻，
可由四線制的惠更斯電橋測出位于兩塊銅電極之間的水合物或含水合物沉積物的電阻； 1為水合物或含水合物沉積物的厚度，可由位移傳感器測出，A為銅電極的接觸面積，可通 過測量銅電極的直徑算出，因此，通過測控采集系統(tǒng)測量出1、R、A，就可間接計(jì)算出電阻率 p 。 所述水合物反應(yīng)釜包括有上端開口的外筒主體，設(shè)置在所述外筒主體開口處的上 法蘭蓋，設(shè)置在上法蘭蓋上并與所述供氣系統(tǒng)連通的進(jìn)氣口 ，外筒主體底部還設(shè)置有底座， 在底座上設(shè)有連接到所述測控采集系統(tǒng)的測溫探頭插口 ； 還包括有設(shè)置在所述外筒主體內(nèi)的內(nèi)筒，在所述內(nèi)筒內(nèi)設(shè)有與上法蘭蓋連接的圓
蓋，所述第一銅電極與圓蓋相連接，第二銅電極設(shè)置在內(nèi)筒的內(nèi)底面上，所述第一銅電極和
第二銅電極相互電連接后通過電極引出線出口與所述測控采集系統(tǒng)連接。 所述液壓傳動系統(tǒng)包括有增壓泵，所述位移傳感器上設(shè)有與所述增壓泵連接的液
壓接口 ；所述位移傳感器的測桿抵靠在所述圓蓋上。 在所述液壓接口和增壓泵之間的管路上還依次設(shè)有三通閥、二通閥，所述三通閥 上還連接有酒精排出口 。液壓傳動系統(tǒng)通過外界施加一定的壓力造成壓差，并通過密封液 體來傳送壓力的，它可提高水合物反應(yīng)釜內(nèi)氣體的壓力，達(dá)到試驗(yàn)所需的反應(yīng)壓力。
所述測控采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集儀、與數(shù)據(jù)采集儀電連接的中央處理器，所述數(shù) 據(jù)采集儀一端通過壓力傳感器連接到所述供氣系統(tǒng)，其用于采集供氣系統(tǒng)對所述水合物反應(yīng)釜的供氣壓力，另一端與所述水合物反應(yīng)釜連接。 所述供水系統(tǒng)包括有與水合物反應(yīng)釜連通的供水管道、與供水管道連接的進(jìn)水 口 ，在供水管道上還設(shè)置有進(jìn)水截止閥；所述供氣系統(tǒng)包括有供氣管道，該供氣管道一端連 接在水合物反應(yīng)釜與進(jìn)水截止閥之間的供水管道上，另一端依次與氣瓶、真空泵連接，在供 氣管道上還依次設(shè)有進(jìn)氣壓力表、氣瓶截止閥、真空泵截止閥、真空壓力表。氣瓶用于為水 合物反應(yīng)釜內(nèi)提供高壓氣體，水合物反應(yīng)前通過真空泵抽盡水合物反應(yīng)釜內(nèi)和供氣管道中 的殘留空氣。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、可以測量水合物的電導(dǎo)率，以及含水合物沉積物的電導(dǎo)率。 2、可以通過相應(yīng)的軟件，配合電導(dǎo)率數(shù)據(jù)的測量來確定實(shí)地所采樣品中水合物的
近似含量，對該區(qū)域的水合物儲量進(jìn)行估算。 3、采用了整體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊。
圖1為本發(fā)明裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明水合物反應(yīng)釜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖標(biāo)記說明l-真空泵，2-氣瓶，3-恒溫試驗(yàn)箱，4-增壓泵，5-中央處理器， 6_數(shù)據(jù)采集儀，7-進(jìn)水截止閥，8-進(jìn)水口 ， 81-供水管道，9-壓力傳感器，10-氣瓶截止閥， 11-進(jìn)氣壓力表，12-真空壓力表，13-真空泵截止閥，14- 二通閥，15-酒精排出口 ， 16-三 通閥，17-水合物反應(yīng)釜；171-位移傳感器，172-上法蘭蓋，173-進(jìn)氣口 ， 174-外筒主體， 175-內(nèi)筒，176-電極引線出口 ， 177-測溫探頭插口 ， 178-底座，179-圓蓋，1710-第一銅電 極，1711-第二銅電極，1712-液壓接口 ， 18-供氣管道，20-測桿。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例一 原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的方法，包括如下步驟 (1)水合物或水合物沉積物的生成 i)反應(yīng)氣體由供氣系統(tǒng)進(jìn)入到水合物反應(yīng)釜內(nèi)； ii)在液壓傳動系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)分別為水合物反應(yīng)釜提供的反應(yīng)壓力和反應(yīng)溫度 下，反應(yīng)氣體與水合物反應(yīng)釜內(nèi)的其他反應(yīng)物反應(yīng)生成水合物；
(2)電阻率物性測定 i)與水合物反應(yīng)釜連接的測控采集系統(tǒng)將從水合物反應(yīng)釜內(nèi)采集來的溫度、壓 力、位移、電阻的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過惠更斯電橋測出位于水合物反應(yīng)釜內(nèi)第一銅電
及
極和第二銅電極之間的水合物或含水合物沉積物的電阻R，其測量原理為^ = ，其中
f"為惠更斯電橋的恒定比值，Rb為可調(diào)電阻，變動Rb的大小，使電橋達(dá)到平衡，就可得到待 測的水合物或水合物沉積物的電阻。
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ii)通過插入到水合物反應(yīng)釜內(nèi)的位移傳感器的測桿對第一銅電極和第二銅電極 施壓來壓緊水合物或水合物沉積物，得到位移差數(shù)據(jù)1 ; iii)通過測量第一銅電極和第二銅電極的直徑計(jì)算出銅電極的接觸面積A ; iv)根據(jù)電阻率公式/ = 了，測算出水合物或水合物沉積物的電阻率P 請參閱圖1所示，一種原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的裝置， 包括有水合物反應(yīng)釜17，設(shè)置在水合物反應(yīng)釜17外圍并為水合物反應(yīng)釜17提供恒溫的控 溫系統(tǒng)，分別與水合物反應(yīng)釜17連接的供氣系統(tǒng)和供水系統(tǒng)，還包括有用于對水合物或含 水合物沉積物的電導(dǎo)率物性進(jìn)行測量的測控采集系統(tǒng)，測控采集系統(tǒng)一端連接在水合物反 應(yīng)釜17和供氣系統(tǒng)之間，另一端與水合物反應(yīng)釜17連接，水合物反應(yīng)釜17輸出連接到用 于提供氣體反應(yīng)壓力的液壓傳動系統(tǒng)，還包括有設(shè)置在水合物反應(yīng)釜17上的位移傳感器 171，位移傳感器171的測桿20插入到水合物反應(yīng)釜17內(nèi)，其可以根據(jù)水合物反應(yīng)釜內(nèi)生 成物的厚度上下移動；在水合物反應(yīng)釜17內(nèi)的頂部和底部分別設(shè)有與測控采集系統(tǒng)連接 的第一銅電極1710、第二銅電極1711。 請參閱圖2所示，水合物反應(yīng)釜17包括有上端開口的外筒主體174，外筒主體174 采用不銹鋼材料制成，可承受高壓，設(shè)置在外筒主體174開口處的上法蘭蓋172，位移傳感 器171是通過上法蘭蓋172進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)部的，它與反應(yīng)釜之間通過螺紋連接，卡環(huán)卡套密 封，上法蘭蓋172通過螺栓、0型密封圈來密封外筒主體174，還具有設(shè)置在上法蘭蓋172上 并與供氣系統(tǒng)的供氣管道連通的進(jìn)氣口 173，進(jìn)氣口 173與上法蘭蓋172之間通過螺紋連 接，卡環(huán)卡套密封，此處使用的供氣管道較細(xì)，為3mm外徑的不銹鋼管道；外筒主體174底部 還設(shè)置有起到支撐外筒主體作用的底座178，在底座178上設(shè)有連接到測控采集系統(tǒng)的測 溫探頭插口 177，該插口通過螺紋連接，卡環(huán)卡套密封； 還包括有設(shè)置在外筒主體174內(nèi)的內(nèi)筒175，內(nèi)筒175采用聚四氟乙烯材料制成， 具備耐腐蝕性，在內(nèi)筒175內(nèi)設(shè)有與上法蘭蓋172連接的圓蓋179，圓蓋179也采用聚四氟 乙烯材料制成，并通過黏膠與上法蘭蓋172相連接，第一銅電極1710通過黏膠與圓蓋179 相連接，第二銅電極1711通過黏膠與內(nèi)筒175的內(nèi)底面相連接，第一銅電極1710和第二銅 電極1711相互電連接后通過電極引出線出口 176與測控采集系統(tǒng)連接，上述電極引出線出 口 176通過螺紋連接，卡環(huán)卡套密封；當(dāng)位移傳感器171的測桿20施壓時(shí)，可通過聚四氟乙 烯圓蓋179和兩個銅電極來壓緊水合物或含水合物沉積物。 液壓傳動系統(tǒng)包括有增壓泵4、二通閥16、三通閥14、酒精排出口 15，其間通過6mm 不銹鋼管道連接，卡環(huán)卡套密封，位移傳感器171上設(shè)有與增壓泵4連接的液壓接口 1712 ; 位移傳感器171的測桿20抵靠在圓蓋179上，增壓泵4通過外界施加一定的壓力造成壓差， 并通過密封液體-酒精來傳送壓力，為水合物反應(yīng)釜17內(nèi)的反應(yīng)提供所需的壓力。
測控采集系統(tǒng)包括測量樣品溫度，壓力，位移，電阻的傳感器及數(shù)據(jù)采集儀6，與數(shù) 據(jù)采集儀6電連接的中央處理器5，數(shù)據(jù)采集儀6 —端通過壓力傳感器9連接到供氣系統(tǒng)， 其用于采集供氣系統(tǒng)對水合物反應(yīng)釜17的供氣壓力，另一端與水合物反應(yīng)釜17的測溫探 頭插口 177、電極引出線出口 176等接口連接。 供水系統(tǒng)包括有與水合物反應(yīng)釜17連通的供水管道81、與供水管道81連接的進(jìn) 水口 8，在供水管道81上還設(shè)置有進(jìn)水截止閥7，該進(jìn)水截止閥7用于控制水進(jìn)入；供氣系統(tǒng)包括有供氣管道18，上述壓力傳感器9連接于進(jìn)氣壓力表11與水合物反應(yīng)釜17之間的 供氣管道18上，該供氣管道18 —端連接在水合物反應(yīng)釜17與進(jìn)水截止閥7之間的供水管 道81上，另一端依次與氣瓶2、真空泵1連接，其中連接件是外徑6mm的不銹鋼管道，接頭處 為卡環(huán)，卡套密封的螺紋連接，在供氣管道18上還依次設(shè)有進(jìn)氣壓力表11、氣瓶截止閥10、 真空泵截止閥13、真空壓力表12，上述氣瓶截止閥IO用于控制氣源進(jìn)出；真空泵截止閥13 是系統(tǒng)抽真空的開關(guān)，在反應(yīng)時(shí)需要關(guān)閉真空泵截止閥13，在反應(yīng)前需將所有閥門打開，連 續(xù)快速打開氣瓶截止閥IO，讓氣瓶2中的氣體連續(xù)沖刷供氣管道18從而排擠出一部分空 氣，此后關(guān)閉氣瓶閥門IO，打開真空泵1開始抽真空，在對整個系統(tǒng)抽完真空后，關(guān)閉真空 泵截止閥13，打開氣瓶截止閥IO，開始進(jìn)氣。 以甲烷氣體和30. 054克的純凈水為反應(yīng)物，反應(yīng)合成甲烷水合物為例說明
用純凈水清洗水合物反應(yīng)釜17，然后加入30. 054克的純凈水，蓋上上法蘭蓋172 密封，將氣瓶截止閥10打開，讓氣瓶2中的甲烷氣體連續(xù)沖刷供氣管道18從而排擠出一 部分空氣，此后關(guān)閉氣瓶截止閥IO，打開真空泵截止閥13，開啟真空泵l，把供氣管道18和 水合物反應(yīng)釜17內(nèi)的空氣抽走，待真空壓力表12穩(wěn)定后，關(guān)閉真空泵截止閥13，打開真空 泵截止閥13開始進(jìn)氣，待系統(tǒng)壓力穩(wěn)定后，停止進(jìn)氣。本反應(yīng)使用的甲烷壓力為15Mpa，然 后打開控溫系統(tǒng)，將反應(yīng)的溫度設(shè)定為_3°C，同時(shí)將測控采集系統(tǒng)打開，進(jìn)行壓力、位移、溫 度、電阻信號的采集。 甲烷通過反應(yīng)釜17上的氣體管道進(jìn)入反應(yīng)釜的端口進(jìn)入反應(yīng)釜17，與釜內(nèi)的水 進(jìn)行反應(yīng)，等完全反應(yīng)后(溫度，壓力不再變化)，繼續(xù)保持反應(yīng)所用的溫度壓力參數(shù)2-3 天，隨后結(jié)束測量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，生成的甲烷水合物的電阻率為1. 7 Q . m。
本實(shí)施例中，所有連接使用螺紋連接，卡環(huán)卡套密封，水合物反應(yīng)釜17耐壓 30MPa，內(nèi)徑40mm，體積為6. 438*10—2m3，反應(yīng)釜橫截面積1. 288*10—3m2。內(nèi)筒厚25. 5cm。外 筒厚30cm。長lllcm。上法蘭蓋厚46. 5cm。兩塊銅電極均為圓環(huán)狀，厚為10cm，直徑與內(nèi) 筒175直徑一樣；數(shù)據(jù)采集儀為由美國Agilent公司制造的Agilent 34901A數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)；控溫系統(tǒng)為恒溫試驗(yàn)箱3，該恒溫箱的型號為ACS公司的Challenge 250低溫氣候試驗(yàn) 箱，可為水合物反應(yīng)釜17內(nèi)的的水合物反應(yīng)提供所需的溫度條件。
實(shí)施例二 以石英砂、甲烷、水來合成多孔介質(zhì)天然氣水合物，這個實(shí)例是模擬對實(shí)際采集的 含天然氣水合物沉積物樣品的電導(dǎo)率的測量 首先將有一定規(guī)格石英砂篩選，清洗干凈，放入水合物反應(yīng)釜17內(nèi)，同時(shí)從進(jìn)水 口 8中加入實(shí)驗(yàn)用水，使砂粒達(dá)到一定的飽和，并將反應(yīng)釜進(jìn)行振蕩，使砂粒分布均勻；開 啟真空泵l，進(jìn)行抽真空以除去反應(yīng)釜內(nèi)的氣體，然后通入所需的甲烷氣體，使壓力達(dá)到水 合物生成所需的反應(yīng)壓力，放置過一段時(shí)間，甲烷氣體充分溶于水達(dá)到平衡狀態(tài)，關(guān)閉氣瓶 截止閥10。然后調(diào)整恒溫試驗(yàn)箱3，使反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降所需的反應(yīng)溫度，開始沉積物水合 物的合成，等完全反應(yīng)后(溫度，壓力不再變化)，繼續(xù)保持反應(yīng)所用的溫度壓力參數(shù)2-3 天，隨后結(jié)束測量實(shí)驗(yàn)，測控采集系統(tǒng)會記錄水合物反應(yīng)釜17內(nèi)的溫度、壓力、位移、電阻 的測量數(shù)據(jù)的變化情況，結(jié)果表明所生成的含天然氣水合物沉積物的電導(dǎo)率為2. 2Q.m。 實(shí)踐證明，該裝置能夠較好地測量含水合物沉積物的電導(dǎo)率。 當(dāng)測試完成后，配合相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件來求沉積物中水合物的含量。該軟件是基
8于天然氣水合物電阻率測井用的阿爾奇公式的數(shù)學(xué)模型，使用VisualBasic語言編制的，
在模型中假設(shè)水合物是均勻分布的，通過阿爾奇公式，對本實(shí)施例的計(jì)算結(jié)果為天然氣水
合物的飽和度為55%。這個結(jié)果與實(shí)際的海底天然氣水合物沉積物的飽和度相比，還是比
較合理的。這證明該裝置配合相應(yīng)的軟件可以估算樣品中的水合物含量。 本實(shí)施例原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的方法和裝置與實(shí)施
例一相同，在此不再詳述。 上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā) 明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)水合物或含水合物沉積物的生成i)反應(yīng)氣體由供氣系統(tǒng)進(jìn)入到水合物反應(yīng)釜內(nèi)；ii)在液壓傳動系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)分別為水合物反應(yīng)釜提供的反應(yīng)壓力和反應(yīng)溫度下，反應(yīng)氣體與水合物反應(yīng)釜內(nèi)的其他反應(yīng)物反應(yīng)生成水合物；(2)電阻率物性測定i)與水合物反應(yīng)釜連接的測控采集系統(tǒng)將從水合物反應(yīng)釜內(nèi)采集來的溫度、壓力、位移、電阻的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過四線制的惠更斯電橋測出位于水合物反應(yīng)釜內(nèi)第一銅電極和第二銅電極之間的水合物或含水合物沉積物的電阻R；ii)通過插入到水合物反應(yīng)釜內(nèi)的位移傳感器的測桿對第一銅電極和第二銅電極施壓來壓緊水合物或水合物沉積物，得到位移差數(shù)據(jù)1；iii)通過測量第一銅電極和第二銅電極的直徑計(jì)算出銅電極的接觸面積A；iv)根據(jù)電阻率公式 <mrow><mi>ρ</mi><mo>=</mo><mfrac> <mi>RA</mi> <mi>l</mi></mfrac><mo>,</mo> </mrow>測算出水合物或水合物沉積物的電阻率ρ。
2. 原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的裝置，其特征在于包括有水合物反應(yīng)釜(17)，設(shè)置在水合物反應(yīng)釜(17)外圍并為水合物反應(yīng)釜(17)提供恒溫的控溫系 統(tǒng)，分別與所述水合物反應(yīng)釜(17)連接的供氣系統(tǒng)和供水系統(tǒng)，還包括有用于對水合物或含水合物沉積物的電導(dǎo)率物性進(jìn)行測量的測控采集系統(tǒng)，所述測控采集系統(tǒng)一端連接在所述水合物反應(yīng)釜(17)和供氣系統(tǒng)之間，另一端與所述水合物反應(yīng)釜(17)連接，所述水合物 反應(yīng)釜(17)輸出連接到用于提供氣體反應(yīng)壓力的液壓傳動系統(tǒng)，還包括設(shè)置在水合物反 應(yīng)釜(17)上的位移傳感器(171)，所述位移傳感器(171)的測桿(20)插入到水合物反應(yīng) 釜(17)內(nèi)；在所述水合物反應(yīng)釜(17)內(nèi)的頂部和底部分別設(shè)有與所述測控采集系統(tǒng)連接 的第一銅電極(1710)、第二銅電極(1711)。
3. 如權(quán)利要求2所述的原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的裝置，其特 征在于所述水合物反應(yīng)釜(17)包括有上端開口的外筒主體(174)，設(shè)置在所述外筒主體 (174)開口處的上法蘭蓋(172)，設(shè)置在上法蘭蓋(172)上并與所述供氣系統(tǒng)連通的進(jìn)氣口 (173)，外筒主體(174)底部還設(shè)置有底座(178)，在底座(178)上設(shè)有連接到所述測控采集 系統(tǒng)的測溫探頭插口 (177);還包括有設(shè)置在所述外筒主體(174)內(nèi)的內(nèi)筒(175)，在所述內(nèi)筒(175)內(nèi)設(shè)有與上 法蘭蓋(172)連接的圓蓋(179)，所述第一銅電極(1710)與圓蓋(179)相連接，第二銅電極 (1711)設(shè)置在內(nèi)筒(175)的內(nèi)底面上，所述第一銅電極(1710)和第二銅電極(1711)相互 電連接后通過電極引出線出口 (176)與所述測控采集系統(tǒng)連接。
4. 如權(quán)利要求2所述的原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的裝置，其特 征在于所述液壓傳動系統(tǒng)包括有增壓泵(4)，所述位移傳感器(171)上設(shè)有與所述增壓泵 (4)連接的液壓接口 (1712);所述位移傳感器(171)的測桿(20)抵靠在所述圓蓋(179)上。
5. 如權(quán)利要求4所述的原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的裝置，其特 征在于在所述液壓接口 (1712)和增壓泵(4)之間的管路上還依次設(shè)有三通閥(16)、二通 閥(14)，所述三通閥(16)上還連接有酒精排出口 (15)。
6. 如權(quán)利要求2所述的原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的裝置，其特 征在于所述測控采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集儀(6)、與數(shù)據(jù)采集儀(6)電連接的中央處理器 (5)，所述數(shù)據(jù)采集儀(6) —端通過壓力傳感器(9)連接到所述供氣系統(tǒng)，其用于采集供氣 系統(tǒng)對所述水合物反應(yīng)釜(17)的供氣壓力，另一端與所述水合物反應(yīng)釜(17)連接。
7. 如權(quán)利要求2所述的原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的裝置，其特 征在于所述供水系統(tǒng)包括有與水合物反應(yīng)釜(17)連通的供水管道(81)、與供水管道(81) 連接的進(jìn)水口 (8)，在供水管道(81)上還設(shè)置有進(jìn)水截止閥(7);所述供氣系統(tǒng)包括有供氣 管道(18)，該供氣管道(18) —端連接在水合物反應(yīng)釜(17)與進(jìn)水截止閥(7)之間的供水 管道(81)上，另一端依次與氣瓶(2)、真空泵(1)連接，在供氣管道(18)上還依次設(shè)有進(jìn)氣 壓力表(11)、氣瓶截止閥(10)、真空泵截止閥(13)、真空壓力表(12)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種原位測量氣體水合物及含水合物沉積物的電阻率的方法和裝置，包括有水合物反應(yīng)釜，設(shè)置在水合物反應(yīng)釜外圍并為水合物反應(yīng)釜提供恒溫的控溫系統(tǒng)，分別與水合物反應(yīng)釜連接的供氣系統(tǒng)和供水系統(tǒng)，還包括有用于對水合物或含水合物沉積物的電導(dǎo)率物性進(jìn)行測量的測控采集系統(tǒng)，測控采集系統(tǒng)一端連接在所述水合物反應(yīng)釜和供氣系統(tǒng)之間，另一端與所述水合物反應(yīng)釜連接，水合物反應(yīng)釜輸出連接到用于提供氣體反應(yīng)壓力的液壓傳動系統(tǒng)，還包括設(shè)置在水合物反應(yīng)釜上的位移傳感器，位移傳感器的測桿插入到水合物反應(yīng)釜內(nèi)；在水合物反應(yīng)釜內(nèi)的頂部和底部分別設(shè)有與所述測控采集系統(tǒng)連接的第一銅電極、第二銅電極。采用了整體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊。
文檔編號G01N27/04GK101718730SQ200910213609
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者李棟梁, 梁德青, 陳玉鳳 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所