[发明专利]一种二氧化碳置换开采天然气水合物模拟方法及实验装置

权利要求书

1.一种二氧化碳置换开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：包括一维模型（1）、气体供给单元、工作液供给单元、轴压控制单元、回压控制单元、环境控制单元，并在上述各单元上分别设有用于感应各单元工作状态的传感器，该传感器电连接到数据处理单元；所述一维模型（1）的内部为密封的模拟腔，一维模型（1）设置于环境控制单元当中，在一维模型（1）上设有气液入口（35）、气液出口（44）和轴压进液口（45），所述气体供给单元的气体输出管路与工作液供给单元的工作液输出管路连接后与气液入口（35）连通，回压控制单元的回压采集管路与所述气液出口（44）连通，所述轴压控制单元与所述轴压进液口（45）连接；一维模型（1）上还设置抽真空接口，用于与抽真空的设备连接；一维模型（1）包括有筒体（41），在所述筒体（41）内均布有温度探头（38）、差压探头（39）、电阻探头（51，52）、连接到电极（30）的电极接口，温度探头（38）连接到第一温度传感器（31），电阻探头（51，52）分别设置在筒体（41）的两侧上，所述差压探头（39）连接到第一差压传感器（29）；在筒体（41）两端端部内靠近气液入口（35）的位置处设有超声波接收探头（49），在靠近气液出口（44）的位置处设有超声波发射探头（48）；抽真空接口设置在气液入口（35）处，该抽真空接口连接到真空泵(20)；在气液入口（35）和气液出口（44）处还分别设有压力测量接口，该压力测量接口连接到压力传感器（28），所述电极（30）、第一温度传感器（31）、第一差压传感器（29）、压力传感器（28）、超声波探头（48，49）分别与所述数据处理单元连接；所述气体供给单元包括设置在气体输出管路上、并依次连接的天然气源（5）、二氧化碳气源(6)、气体压缩机(7)、减压阀(8)、第一截止阀(9)、过滤器(10)、第一气体流量计(11)和单向阀(12)，在单向阀(12)上连接有压力表（13），所述气体供给单元上用于感应该单元工作状态的传感器为气体流量计(11)。 

2.如权利要求1所述的二氧化碳置换开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：所述一维模型（1）为圆柱形不锈钢反应釜，包括筒体（41）,该筒体（41）前后端部上分别套有前法兰(50)和后法兰(46)以形成密封的模拟腔（2）；在所述筒体（41）的外侧套有水夹套（4），该水夹套（4）通过水夹套入口（37）和水夹套出口（47）分别与所述环境控制单元连接，所述气液入口（35）设置在前法兰(50)上并连通到筒体(41)内，所述气液出口（44）设置在后法兰（46）上并连通到筒体（41）内。 

3.如权利要求2所述的二氧化碳置换开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：所述环境控制单元包括有恒温水浴（3），所述水夹套入口（37）和水夹套出口（47）分别与恒温水浴（3）相连通，所述环境控制单元上用于感应该单元工作状态的传感器为设置在恒温水浴（3）中的第二温度传感器。 

4.如权利要求1所述的二氧化碳置换开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：所述工作液供给单元包括设置在工作液输出管路上、并依次连接的工作液储存罐（15）、液压泵（16）、中间容器（17）、加热罐（18）、第二截止阀（19），所述工作液供给单元上用于感应该单元工作状态的传感器为设置在液压泵(16)内的液体压力传感器。 

5.如权利要求1所述的二氧化碳置换开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：所述回压控制单元包括设置在回压采集管路上、并依次连接的回压阀（23）、气液分离器（24）和储液罐（26），以及与该气液分离器（24）连接的第二气体流量计（25），与储液罐（26）连接的第二差压传感器（27），所述回压控制单元上用于感应该单元工作状态的传感器为气体流量计（25）和第二差压传感器（27）。 

6.如权利要求1所述的二氧化碳置换开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：所述轴压控制单元包括与轴压进液口（45）连接的液压泵（21）与第三截止阀。 

7.如权利要求1所述的二氧化碳置换开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：数据处理单元包括数据采集箱（33），与数据采集箱（33）连接的中央处理装置（34），所述中央处理装置（34）内包括有用于采集传感器信号的数据采集模块、用于处理传感器信号的数据处理模块以及用于存储数据处理模块处理结果的数据存储模块。