[发明专利]CO2置换开采天然气水合物试验模拟装置有效
申请号: | 201410208708.6 | 申请日: | 2014-05-16 |
公开(公告)号: | CN103971577A | 公开(公告)日: | 2014-08-06 |
发明(设计)人: | 刘昌岭;赵仕俊;孙建业;刘乐乐 | 申请(专利权)人: | 青岛海洋地质研究所 |
主分类号: | G09B25/00 | 分类号: | G09B25/00;E21B43/22 |
代理公司: | 青岛发思特专利商标代理有限公司 37212 | 代理人: | 万桂斌 |
地址: | 266071 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | co sub 置换 开采 天然气 水合物 试验 模拟 装置 | ||
技术领域
本发明涉及一种试验装置,具体地说,涉及一种采用CO2置换开采天然气水合物的模拟装置。
背景技术
天然气水合物(简称水合物)广泛分布于高纬度极低冻土地层和海洋深水地层环境中,具有储量大和能量密度高等特点。随着世界经济的飞速发展,传统化石燃料的消耗量越来越多,一方面导致了全球能源的日益枯竭,另一方面引起了大气温度的日益升高。水合物开采和降低全球温室效应已成为研究热点。
用CO2置换开采水合物的原理是:通过客体分子CO2降低水合物中CH4分子的分压,将CH4分子置换出来。在置换过程中,CO2水合物的生成过程提供了CH4水合物分解过程所需要的热量。该方法不仅可以采集大量的CH4以缓解能源危机,还可以埋存大气中过量的CO2来降低温室效应,同时还可以保持含水合物地层的稳定性,进而减少地质灾害的发生。
专利号为2010106056318,名称为一种CO2开采天然气水合物的试验模拟系统,公开了一种包括反应釜、检测系统、数据采集系统、供气与增加系统的试验模拟装置,该模拟装置无法实现对水合物饱和度的实时监测。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种可以实现对水合物饱和度实时监测的CO2置换开采天然气水合物试验模拟装置。
本发明所述的CO2置换开采天然气水合物试验模拟装置,包括反应釜、恒温控制系统、注气注液系统、液体循环加热系统、回压控制系统、抽真空与气液分离系统、产气在线检测系统和数据采集系统;
所述恒温控制系统为恒温浴室;
所述反应釜置于恒温浴室内,反应釜底部安装固定单向渗透钢板,单向渗透钢板与底盖之间安装底部加热管,反应釜顶盖上设有1个注气注液口、1个产气口,底盖上设有1个注气口、1个放空口和2个TDR探针孔,反应釜侧壁上分层设有3个温度测量孔;
所述注气注液系统,包括CH4气瓶、CO2气瓶、电子天平、中间容器;所述CH4气瓶通过管道连通反应釜的注气注液口,管道上设有增压泵以及截止阀、压力表和压力传感器;所述CO2气瓶通过管道连通反应釜的注气注液口和反应釜底盖上的注气口,所述管道上安装有压力表、压力传感器和截止阀;电子天平与中间容器通过管道连通,电子天平与中间容器之间的管道上设有平流泵,中间容器通向反应釜注气注液口的管道上设有压力表;
所述液体循环加热系统,包括预热水箱、设置在反应釜注气注液口处的U型加热管,以及设置在单向渗透钢板和底盖之间的底部加热管,所述U型加热管两端分别通过管路连通预热水箱,所述底部加热管的两端分别通过管路连通预热水箱,预热水箱内设有温度控制器和温度探头,预热水箱出口处设有水泵;
回压控制系统,包括N2气瓶和回压阀,N2气瓶通过管道连接至反应釜顶盖上的产气口,连通N2气瓶与产气口的管道上设有回压阀,所述产气口处设有放空管道,放空管道上设有安全阀和压力传感器;
所述抽真空与气液分离系统,包括真空泵以及气液分离器,气液分离器通过管道连通回压阀,气液分离器的底部设有出液管道及截止阀,气液分离器与真空泵之间设有干燥筒,干燥筒与真空泵之间的管道上设有压力表;
所述的产气在线检测系统为气相色谱仪,气相色谱仪通过管道连接在干燥筒与真空泵之间;
所述的数据采集系统,包括相互连接的工控机和数据采集器,所述数据采集器与模拟试验装置中的温度探头、压力传感器、TDR信号采集器连接,所述的TDR信号采集器连接TDR信号探针,所述TDR信号探针固定在反应釜底盖的TDR探针孔内。
采用TDR探针可实现对水合物饱和度的实时监测,同时反应釜内设置的单向渗透钢板,可保证气体分子从下而上穿过单向渗透钢板,水分子不能从上而下穿过单向渗透钢板,为模拟海洋地层环境提供了保证。反应釜底部加热管则可有效防止含水合物制备过程中固体水合物堵塞钢板的渗透通道,反应釜顶部的U型加热管,为水合物的分解提供恒温热源。
优选的,所述反应釜安装于小车上,下车下安装滚轮,方便反应釜进出恒温浴室。
优选的,所述反应釜的顶盖和底盖与反应釜主体采用卡箍固定,采用卡箍固定,便于顶盖和底盖的拆卸,便于填充多孔介质和试验后的清洗。
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