[发明专利]一种合成海洋天然气水合物样品的实验装置和方法

权利要求书

1.一种合成海洋天然气水合物样品的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：

反应釜，所述反应釜包括带有密封容置空间的反应釜本体以及安装于反应釜本体中的内套(2)，所述反应釜本体包括侧壁、上壁和下壁，其中，内套(2)、上壁和下壁围成用于放置样品的样品腔(1)，内套(2)、侧壁以及上壁和下壁之间围成围压腔(4)；

轴压活塞(9)，所述轴压活塞(9)包括伸入样品腔(1)中的活塞本体以及连接部，所述连接部的下端固定连接于活塞本体上，其上端延伸至上壁的外侧，所述活塞本体、内套(2)和上壁之间围成不与样品腔(1)连通的轴压腔(17)；

釜外夹套(15)，所述釜外夹套(15)包围反应釜，所述釜外夹套(15)和反应釜之间围成浴腔，通过温度控制系统(16)改变浴腔内的温度以调节反应釜内的操作环境温度；

注入系统(12)，用于向样品腔(1)内注气和注液；

轴压控制系统(10)，用于向轴压腔(17)内注水或从轴压腔(17)内抽水，以改变轴压腔(17)的腔内压力；

围压控制系统(11)，用于向围压腔(4)内注水或从围压腔(4)内抽水，以改变围压腔(4)的腔内压力；

产出系统(13)，用于从样品腔(1)内采集产出物。

2.根据权利要求1所述的合成海洋天然气水合物样品的实验装置，其特征在于，所述侧壁为上、下端开口且中空的壳体(3)，所述上壁为固定连接于壳体(3)上端的上法兰(6)，在上法兰(6)和内套(2)的上端之间通过上密封塞(5)密封，所述下壁为固定连接于壳体(3)下端的下法兰(8)，在下法兰(8)和内套(2)的下端之间通过下密封塞(7)密封。

3.根据权利要求1所述的合成海洋天然气水合物样品的实验装置，其特征在于，注入系统(12)包括：

注气单元，通过气体增压系统将气源注入样品腔(1)，以检测实验装置的漏气情况以及向样品腔(1)注入生成水合物所需的反应气；

注液单元，通过平流泵将水源的去离子水注入样品腔(1)，以获得和实际水合物矿藏条件一致的孔隙水饱和度。

4.根据权利要求1所述的合成海洋天然气水合物样品的实验装置，其特征在于，所述实验装置进一步包括一控制器，在轴压腔(17)、围压腔(4)样品腔(1)以及浴腔中分别安装有第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和温度传感器，所述轴压活塞上安装有位移传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、温度传感器以及位移传感器的信号输出端均电性连接于控制器。

5.根据权利要求4所述的合成海洋天然气水合物样品的实验装置，其特征在于，所述轴压控制系统(10)为手摇注水泵，当第一压力传感器测得的压力值小于轴压腔设定压力值时，启动所述手摇注水泵向轴压腔(17)内注水，当第一压力传感器测得的压力值大于轴压腔设定压力值时，启动所述手摇注水泵从轴压腔(17)内抽水。

6.根据权利要求4所述的合成海洋天然气水合物样品的实验装置，其特征在于，所述围压控制系统(11)为手摇注水泵，当第二压力传感器测得的压力值小于围压腔设定压力值时，启动所述手摇注水泵向围压腔(4)内注水，当第二压力传感器测得的压力值大于围压腔设定压力值时，启动所述手摇注水泵从围压腔(4)内抽水。

7.根据权利要求1所述的合成海洋天然气水合物样品的实验装置，其特征在于，所述产出系统(13)包括出口压力控制器、气液固三相分离器、固体收集计量天平、液体收集计量天平以及气体流量计，其中，所述气液固三相分离器通过连通管道与样品腔(1)连通，所述出口压力控制器为安装于连通管道上的回压阀(14)，所述气液固三相分离器由除砂器和气液分离器串联实现，所述固体收集计量天平通过计量除砂器质量变化记录产出砂量，所述液体收集计量天平计量气液分离器液体出口的产水质量，所述气体流量计计量气体出口的产出气量。

8.根据权利要求1所述的合成海洋天然气水合物样品的实验装置，其特征在于，所述浴腔为循环水浴或空气浴。