[发明专利]一种用于测量气相体系中水合物颗粒间微观粘附力的装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于测量气相体系中水合物颗粒间微观粘附力的装置及方法，包括第一微观操作系统、第二微观操作系统、可视化反应装置、拍照/录像系统、低温恒温控制系统、温度采集仪；第一微观操作系统包括高精度第一三维操控平台、第一操作臂，第一三维操控平台包括第一XY操作平台、第一Z操作平台；可视化反应装置用于生成水合物颗粒；拍照/录像系统用于获取可视化反应装置内水合物颗粒的位移；低温恒温控制系统用于为可视化反应装置提供稳定的工作温度；温度采集仪用于实时测量可视化反应装置内的工作温度。本发明提供了气相体系中水合物颗粒间微观粘附力的测试方法，可较好的完成气相体系中水合物颗粒间微观粘附力的测试与分析。

技术领域

本发明涉及水合物颗粒间微观粘附力的实验装置及方法，尤其涉及一种用于测量气相体系中水合物颗粒间微观粘附力的装置及方法。

背景技术

气体水合物是一种笼形结构的水分子固体晶体。水分子组成的结构空穴被一些小分子填充，这些小分子起着稳定晶格的作用。小分子包括相对分子质量小的碳氢化合物，例如甲烷，乙烷，丙烷，以及氢气和二氧化碳。深水、超深水区域具有高压、低温的环境特点，在此条件下，油气集输管道中的轻烃组分(如：甲烷、乙烷等)极易与水生成天然气水合物，严重影响管道的正常传输。

在水合物管道堵塞机制探索进程中，大型环路测试对管道堵塞模式的宏观探索与定性认知发挥了关键作用，然而，阐释水合物管道堵塞模式内在的控制机理，实现关键过程的定量描述，依靠宏观测试难以实现。基于此，以水合物聚集过程中涉及的关键作用力为出发点，通过系统的实验探索与理论分析，可从本质上阐明水合物聚集的控制机理，实现定量描述与评价，这对油气集输管道中水合物生成的风险评估和防治策略的制定意义重大。但是，目前以水合物的微观受力特性系统探索管道内水合物堵塞机理的研究非常有限，多个关键力学参数的实验测试与理论研究仍处于初始探索阶段，尤其是针对输气管道的研究，更是鲜有相关的报道。

气体水合物的生成需满足低温高压的条件，现有技术中主要采用高压微机械力测量装置进行气相体系中水合物颗粒间微观粘附力的测量。整个系统包括：高压反应槽，由测试单元和微机械力操作单元两部分组成，测试单元耐10MPa高压，设有进气口和排气口；供压系统，通过进气口为反应槽提供高压；温度控制系统，控制反应槽内气体温度；数据采集与处理系统，采集供压系统、反应槽、温度控制系统的各项数据并进行分析。整套装置存在以下问题：1、实验在低温高压下进行，危险系数高，对装置安全性能要求较高；2、装置复杂、实验条件不易控制，可操作性低；2、设备较为昂贵，不能普遍的应用于气相体系水合物颗粒间微观粘附力的研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于测量气相体系中水合物颗粒间微观粘附力的装置；

本发明还提供了一种测量气相体系中水合物颗粒间微观粘附力的方法；

术语解释：

1、水合物颗粒间微观粘附力，是指水合物颗粒接触后，水合物颗粒附着于另一水合物颗粒表面的力。

2、玻璃纤维弹性系数，是指是玻璃纤维所受的应力与应变的比值。

本发明的技术方案为：

一种用于测量气相体系中水合物颗粒间微观粘附力的装置，包括第一微观操作系统、第二微观操作系统、可视化反应装置、拍照/录像系统、低温恒温控制系统、温度采集仪；

所述第一微观操作系统包括高精度第一三维操控平台及夹持在所述第一三维操控平台上的第一操作臂，所述第一三维操控平台包括第一XY操作平台(型号LY-125-LM-50)、第一Z操作平台(型号LZ125-2)，两者的接触面通过螺栓连接固定；

所述第二微观操作系统包括高精度第二三维操控平台及夹持在所述第二三维操控平台上的第二操作臂，所述第二三维操控平台包括第二XY操作平台(型号LY-125-RM-50)、第二Z操作平台(型号LZ125-2)；