[发明专利]一种天然气水合物合成与分解实验方法及实验系统

权利要求书

1.一种天然气水合物合成与分解实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对入口标准容积室体积V₁、出口标准容积室体积V₂、高压反应釜与入口标准容积室之间管线死体积V_1s、高压反应釜与出口标准容积室之间管线死体积V_2s进行标定；

(2)向高压反应釜内填满砂粒，逐层夯实，密封反应釜并检查反应釜的密封性；

(3)向反应釜内多孔介质饱和配好的模拟海水溶液，测定反应釜内多孔介质的孔隙度及渗透率；

(4)向反应釜内注入天然气，打开反应釜出口阀门，将反应釜内多孔介质中的部分模拟海水排出，关闭反应釜出口阀门，建立初始P-V-T平衡状态；

(5)向高压反应釜内逐次充入高压天然气，直至充入天然气后高压反应釜内压力不再发生变化时，停止充入天然气；期间，采集高压反应釜内温度及压力；每次充气过程，通过P-V-T平衡状态方程计算充入气体体积；最后统计充入气体体积总量，完成天然气水合物合成；

(6)待形成的天然气水合物稳定一定时间后，向反应釜内注入模拟海水以赶走反应釜内多余的自由天然气，此过程可计量被赶出的天然气体积及注入的模拟海水保留在反应釜内的体积；

(7)打开出口阀门，通过出口标准容积室分阶段使天然气水合物分解；通过出口标准容积室计量每个阶段水合物分解出的天然气体积，再通过总气量计量容器计量水合物分解出的天然气总体积；整个过程采集高压反应釜内温度及压力。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物合成与分解实验方法，其特征在于：采用P-V-T平衡状态方程对入口标准容积室体积V₁、出口标准容积室体积V₂、高压反应釜与入口标准容积室之间管线死体积V_1S、高压反应釜与出口标准容积室之间管线死体积V_2S的标定，标准容积室、入口标准容积室、高压反应釜与入口标准容积室之间管线、高压反应釜与出口标准容积室之间管线均置于低温水浴系统中，标定前，开启低温水浴系统，并恒温到实验温度；

所述入口标准容积室V₁及高压反应釜与入口标准容积室之间管线死体积V_1S的标定：高压反应釜内装入实心不锈钢模块，打开第一阀门(1)和第二阀门(2)，充入一定压力的气体，关闭第二阀门(2)，打开第一阀门(1)释放入口标准容积室内气体，记录初始稳定状态压力为P_入1,a；关闭第一阀门(1)，打开第二阀门(2)，记录稳定状态压力为P_入1,b；此时建立P-V-T平衡状态方程：

打开第一阀门(1)和第二阀门(2)，放空系统内气体，再次充入一定压力的气体，关闭第二阀门(2)，打开第一阀门(1)释放入口标准容积室内气体，记录稳定状态压力为P_入2,a；往标准容积闭室内装入已知体积V₂的模块，关第一阀门(1)，打开第二阀门(2)，记录稳定状态压力为P_入2,b；此时建立P-V-T平衡状态方程：

如此反复操作多次，更换装入标准容积室内的模块体积；由此可得多个恒温状态下的P-V-T平衡状态方程：

其中，n＝1，2，3，…，N，且V₁＝0；Z_入n,a和Z_入n,b分别为压力为P_入n,a和P_入n,b条件下天然气的压缩因子；

由多个恒温状态下的P-V-T平衡状态方程可计算出入口标准容积室V₁及高压反应釜与入口标准容积室之间管线死体积V_1S；

出口标准容积室V₂及高压反应釜与出口标准容积室之间管线死体积V_2S的标定：标定步骤同上；

其中，i＝1，2，3，…，n，且V₁＝0；Z_出n,a和Z_出n,b分别为压力为P_出n,a和P_出n,b条件下天然气的压缩因子；

由多个恒温状态下的P-V-T平衡状态方程可计算出入口标准容积室V₂及高压反应釜与入口标准容积室之间管线死体积V_2S。