专利名称：一种天然气水合物天然岩芯的保真转移装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种天然气水合物天然岩芯的保真转移装置，属于石油科研仪器技术领域。
背景技术：
天然气水合物天然岩芯是一种纯天然形成的天然气水合物形态，通过保真取样技术进行采集得到的物样，能够真实的反应开采地点天然气水合物的结构、机械特性、传热特性等基本物性，对其研究结果对该地区天然气水合物的开采具有十分重要的指导意义。传统天然气水合物岩芯转移方法通常是对岩芯进行降温泄压处理，在低温下进行转移，然后再测试装置中还原到与地下相同的压力温度条件，但是其结构是否会恢复到原始状态，目前仍存在很大的争议。因此传统的天然气水合物岩芯转移装置及方法不能实现对天然岩芯的保真转移，破坏天然气岩心内部结构，因此分析结果不能保证与自然界中天然气水合物储层实际真实情况完全一致，目前关于天然气水合物天然岩芯保真转移装置及方法还未见报道。
发明内容
为了解决上述天然岩芯转移过程中存在的问题，本发明提供一种天然气水合物天然岩芯的保真转移装置及方法，其目的在于适用于天然岩芯样品转移，能更少的减小对天然岩芯内部结构的破坏，使研究测试得到的数据更加贴近水合物的真实状况。本发明采用的技术方案是天然气水合物天然岩芯的保真转移装置，包括端盖、循环腔端盖、活塞、内管、外管、插板、0型密封圈，二个端盖、二个循环腔端盖与内管构成中空结构，中空结构装入活塞和天然岩芯；左端盖与循环腔左端盖构成压力室，用于控压的高压氮气从左端盖压力气体入口进出；循环腔右端盖内有插板，可以控制中空结构的通断；同时，二个循环腔端盖和外管、内管之间构成循环控温控压腔体，用于保证天然岩芯试样的温度与压力的循环低温高压氮气从外管下部循环腔进口进入，经外管上部循环腔出口流出；外管的内壁设有温度压力传感装置接口，用于检测恒温控温控压腔体内流体的温度和压强；所述的端盖、循环腔端盖、活塞、外管采用不锈钢材料，内管采用橡胶材料；外管与循环腔端盖、循环腔端盖与端盖之间连接处采用0型密封圈对循环腔进行密封。除采用天然岩芯外，本装置也可用于天然气水合物人工岩芯的转移。本发明的有益效果是该保真转移装置的设计压力0 20MPa，设计温度为-20 30°C。在天然岩芯的转移过程中，天然岩芯的围压、轴压与温度均维持在与地下埋藏条件一致，能够有效减少转移过程对天然岩芯的破坏，大幅提高天然岩芯的保真度，后期实验测得的数据也具有更高的真实性。
图1是本发明的结构示意图。图2是图1中的A-A剖视结构图。图3是图1中的C-C剖视结构图。图4是图2中的B-B剖视结构图。图中1左端盖；2循环腔左端盖；30型密封圈；4循环腔出口 ；5温度压力传感装置接口；6外管；7内管；8活塞；9循环腔右端盖；10插板；11右端盖；12螺栓孔；13压力室进出气口 ；14循环腔入口。
具体实施例方式如图1、2、3、4中，给出了一种天然气水合物天然岩芯的保真转移装置。该转移装置采用一个内管、二个循环腔端盖和二个端盖组成中空结构，其中装入活塞与天然岩芯；二个循环腔端盖和一个外套与内管之间构成循环控温控压腔体，采用一个向控温控压流体腔提供循环流体的恒温流体浴槽连接循环流体进口和循环流体出口，外套内壁设有温度压力传感装置用于检测恒温控温控压腔体内流体的温度和压强；左端盖与循环腔左端盖直接构成了一个压力室，通过控制其中压力大小，保证天然岩芯的轴压，同时可以使岩芯左右移动；循环腔右端盖内部设有一插板，该插板可以控制循环腔右端盖的开启与关闭。利用上述天然气水合物天然岩芯的保真转移装置的步骤如下第一步，将转移装置右端盖卸下，将插板移动至合适位置使循环腔右端盖中间圆孔封闭，向左端盖与循环腔左端盖形成的压力室中注入氮气，是活塞移动至中空结构右侧；第二步，将钻头与循环腔右端盖连接好，用螺栓固定，同时向钻头压力室与左端盖与循环腔左端盖形成的压力室中注入高压氮气，是两侧压力均维持与岩芯采集处压力相同；同时，二个循环腔端盖、外管和内管之间构成控温控压流体腔，采用一个向控温控压流体腔提供循环流体的恒温流体浴槽连接循环流体进口和循环流体出口，打开恒温恒压浴槽，通入低温高压氮气，保证其压力与温度天然岩芯地下埋藏条件一致；外套内壁的温度压力传感装置检测氮气的温度与压力；第四步，打开钻头与循环腔右端盖中的插板，使活塞与天然岩芯对接，同时增大并维持钻头端压力室压力，使活塞与天然岩芯可以平稳的移动到转移装置中，随后推动循环腔右端盖，封闭端盖中心圆孔，卸去钻头，连接保真夹持器；第五步，对夹持器内部循环腔通入与转移装置中相同的循环低温高压氮气，并将夹持器内部注入高压氮气，压力与转移装置左端盖与循环腔左端盖形成的压力室中压力一致，并维持这一压力；第六步，抽动插板，使循环腔右端盖中间圆孔打开，增大并维持转移装置左端盖与循环腔左端盖形成压力室内氮气压力，使岩芯平稳的移动如夹持器中，抽动夹持器中的插板，切断岩芯并封闭夹持器，卸去转移装置压力室压力，断开转移装置与夹持器的连接，并密封好夹持器；第七步，对夹持器内天然岩芯进行运输与分析。
权利要求
1.一种天然气水合物天然岩芯的保真转移装置，其特征在于，该装置包括端盖、循环腔端盖、活塞、内管、外管、插板、0型密封圈，二个循环腔端盖、二个端盖与内管构成中空结构，内管中装入活塞和天然岩芯；左端盖与循环腔左端盖构成压力室，用于控压的高压氮气从左端盖压力气体入口进出；循环腔右端盖内有插板，控制中空结构的通断；同时，二个循环腔端盖和外管、内管之间构成循环控温控压腔体，用于保证天然岩芯试样的温度与压力的循环低温高压氮气从外管下部循环腔进口进入，经外管上部循环腔出口流出；外管的内壁设有温度压力传感装置接口，用于检测恒温控温控压腔体内流体的温度和压强；外管与循环腔端盖、循环腔端盖与端盖之间连接处采用0型密封圈对循环腔进行密封。
2.根据权利要求1所述的保真转移装置，其特征还在于，端盖、循环腔端盖、活塞、外管采用不锈钢材料，内管采用橡胶材料。
3.权利要求1或2所述的保真转移装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤第一步，将转移装置右端盖卸下，将插板移动至合适位置使循环腔右端盖中间圆孔封闭，向左端盖与循环腔左端盖形成的压力室中注入氮气，是活塞移动至中空结构右侧；第二步，将钻头与循环腔右端盖连接好，用螺栓固定，同时向钻头压力室与左端盖与循环腔左端盖形成的压力室中注入高压氮气，是两侧压力均维持与岩芯采集处压力相同；同时，二个循环腔端盖、外管和内管之间构成控温控压流体腔，采用一个向控温控压流体腔提供循环流体的恒温流体浴槽连接循环流体进口和循环流体出口，打开恒温恒压浴槽，通入低温高压氮气，保证其压力与温度天然岩芯地下埋藏条件一致；外套内壁的温度压力传感装置检测氮气的温度与压力；第四步，打开钻头与循环腔右端盖中的插板，使活塞与天然岩芯对接，同时增大并维持钻头端压力室压力，使活塞与天然岩芯平稳的移动到转移装置中，随后推动循环腔右端盖， 封闭端盖中心圆孔，卸去钻头，连接保真夹持器；第五步，对夹持器内部循环腔通入与转移装置中相同的循环低温高压氮气，并将夹持器内部注入高压氮气，压力与转移装置左端盖与循环腔左端盖形成的压力室中压力一致， 并维持这一压力；第六步，抽动插板，使循环腔右端盖中间圆孔打开，增大并维持转移装置左端盖与循环腔左端盖形成压力室内氮气压力，使岩芯平稳的移动如夹持器中，抽动夹持器中的插板，切断岩芯并封闭夹持器，卸去转移装置压力室压力，断开转移装置与夹持器的连接，并密封好夹持器；第七步，对夹持器内天然岩芯进行运输与分析。
全文摘要
本发明公开了一种天然气水合物天然岩芯的保真转移装置及方法，该保真转移装置的设计压力0～20MPa，设计温度为-20～30℃。在天然岩芯的转移过程中，天然岩芯的围压、轴压与温度均维持在与地下埋藏条件一致，能够有效减少转移过程对天然岩芯的破坏，大幅提高天然岩芯的保真度，后期实验测得的数据也具有更高的真实性。
文档编号E21B25/10GK102561970SQ20111042846
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者任铭杨, 刘卫国, 刘瑜, 宋永臣, 张毅, 张翔武, 戴喻, 李夺, 杨明军, 王大勇, 赵佳飞 申请人:大连理工大学