[发明专利]一种用于X射线CT设备观测盲管中天然气水合物生长特性的装置

权利要求书

1.一种用于X射线CT设备观测盲管中天然气水合物生长特性的装置，其特征在于，反应釜(18)采用钛合金材质，用于CT设备(28)进行三维成像，反应釜(18)主体为圆柱形“凸”型结构，分为静态区和动态区，“凸”型结构的上端凸起为静态区，用来模拟油气输运管路的盲管结构，下端柱体为动态区，静态区和动态区之间采用活动连接；静态区用于X射线CT扫描成像，观测水合物的生成情况，其上端设有进气口(1)和热电偶接口(12)，进气口(1)一端经流量计(15)与增压泵(14)相连，增压泵(14)通过阀门(13)连接储气罐(25)，维持反应釜(18)内压力恒定，进气口(1)另一端引出作为排气口(16)；热电偶接口(12)位于反应釜(18)上端盖的一侧，使得热电偶贴于静态区内壁，用于监测反应釜(18)内的温度；动态区由反应釜上端盖(5)、反应釜下端盖(8)和两反应釜侧壁(6)组成的柱体结构，反应釜侧壁(6)处对称设有进水口(11)和出水口(7)，并通过阀门(13)控制，通过循环注射泵(22)和贮水器(23)配合分别用于向反应釜(18)内注水和排水，在动态区内侧底部安装可拆卸搅拌轴(10)，可拆卸搅拌轴(10)上安装有多个磁子(9)，用于搅拌反应釜(18)内的液体，促进动态区水的挥发并与静态区的气体充分混合生成水合物；反应釜(18)的进水口(11)和出水口(7)用于连接外部循环管路，此时将可拆卸搅拌轴(10)拆下，使反应釜(18)动态区和外部管路连接形成完整的闭路循环，模拟实际的管路流动；反应釜(18)置于CT设备载物台(31)上，CT控制系统(26)控制的X射线放射源(27)对准反应釜(18)的静态区，对静态区生成的水合物(29)进行三维成像，再现静态区管壁上水合物生成形态的变化；所述的反应釜(18)置于空气浴(19)内，通过空气浴控制箱(24)控制空气浴(19)，用于控制反应釜(18)内的温度，反应釜(18)内的压力通过与反应釜(18)静态区相连的增压泵(14)来控制，生成水合物所消耗的气体通过反应釜(18)体和增压泵(14)间的流量计(15)进行计量，并由数据采集仪(17)采集并存储在计算机(20)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当采用搅拌扰动反应液时，整个反应釜(18)体置于磁力搅拌器(21)上，通过磁力搅拌器(21)带动反应釜(18)内可拆卸搅拌轴(10)上磁子(9)转动，起到搅拌液体的作用，模拟油气输运管路中液体的流动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的反应釜(18)承受0-30MPa的压力，在253-323K温度范围内工作。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述的反应釜(18)的静态区为反应釜盲管(2)，采用固定卡套(3)和密封圈(4)配合与反应釜(18)的动态区活动连接。

5.一种用权利要求2-4所述装置实现观测盲管中天然气水合物生长特性的方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，反应釜(18)连同磁力搅拌器(21)置于空气浴(19)内，连接循环管路，检查装置气密性；

第二步，向反应釜(18)内注入反应液水或油水混合液，并启动磁力搅拌器(21)，带动反应釜(18)内磁子(9)转动搅拌反应液，以促进液相中的水更快扩散；

第三步，待搅拌均匀后，向反应釜(18)内注入甲烷气到设定压力；

第四步，待达到稳定后，设定空气浴(19)温度以降温生成水合物，同时流量计(15)监测流入反应釜(18)内气体的量，用来计算水合物的量；整个过程中温度、压力、流量均由数据采集系统(17)实时记录；

第五步，X射线CT设备(28)用于对反应釜体静态区域生成的水合物进行三维成像，以获取不同阶段水合物的生成情况；

第六步，待反应釜(18)静态区中水合物堵塞到一定程度，使其升温降压分解，重复以上步骤进行下一轮测试。