[发明专利]一种能源耦合模拟开采天然气水合物的装置

说明书

本发明公开了一种能源耦合模拟开采天然气水合物的装置，包括储液罐、抽液泵、第一阀门、反应釜、增压泵、压力传感器、真空泵、热交换排管、排气阀门、锅炉模拟器、汽轮机模拟器、发电机、气瓶、抽气泵、第二阀门及废液罐及注气管，该装置能够模拟热电厂冷却需要和天然气水合物开采的热激发耦合。

技术领域

本发明属于天然气水合物开发模拟技术领域，涉及一种能源耦合模拟开采天然气水合物的装置。

背景技术

天然气水合物是一种蕴含巨大价值的潜在能源，资源潜力大，成功开采利用可以有效地缓解能源紧张，作为战略储备能源收到专家学者的高度重视。我国已在南海成功地进行了连续抽采，显示了较好的开发可行性。

天然气水合物的形成需要一定的温度、压力和气源等条件，主要分布在海底，我国目前已知的富集区位于青藏高原、祁连山、深海地区，地质资料程度差，勘探程度较低。天然气水合物开采过程中常遇到地层垮塌沉陷，大规模泄漏等现象，水合气藏温压变化快，气流不稳定，开发难度较大。一种有效的开发方式为地层升温，采用热激发开采法是直接对天然气水合物储层进行加热，使天然气水合物层的温度超过其平衡温度，从而促使天然气水合物分解为水与天然气，从而进行开发，这种方式需要大量的能源，而燃气电厂在发电的过程中高温蒸汽也需要借助冷却塔等来降温以便高效率地发电。两者若能结合可以起到较好的能量耦合，天然气水合物分解产生的CH₄还可以作为燃气锅炉的燃料，目前尚未开展相关的研究工作，相关的模拟装置和机理还有待于进一步研究，目前热激发实验未能很好的解决利用效率低、只能局部加热的问题。

因此，有必要形成一种能源耦合模拟开采天然气水合物的装置及系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能源耦合模拟开采天然气水合物的装置，该装置能够模拟热电厂冷却需要和天然气水合物开采的热激发耦合。

为达到上述目的，本发明所述的能源耦合模拟开采天然气水合物的装置包括储液罐、抽液泵、第一阀门、反应釜、增压泵、压力传感器、真空泵、热交换排管、排气阀门、锅炉模拟器、汽轮机模拟器、发电机、气瓶、抽气泵、第二阀门及废液罐及注气管；

反应釜位于恒温箱内，储液罐经抽液泵及第一阀门与反应釜相连通，反应釜内设置有加压活塞，增压泵经压力传感器与加压活塞相连接，真空泵与反应釜相连通，热交换排管位于反应釜内，反应釜内填充有若干不同直径的透明玻璃球，热交换排管淹没于透明玻璃球内；

反应釜的顶部开口分为两路，其中一路与排气阀门相连通，另一路与锅炉模拟器相连通，热交换排管的顶部开口与汽轮机模拟器的出口相连通，汽轮机模拟器的入口与锅炉模拟器的出口相连通，锅炉模拟器的入口与热交换排管的底部开口相连通；汽轮机模拟器与发电机相连接；

气瓶的出口经抽气泵分为两路，其中一路经第二阀门与废液罐相连通，另一路与注气管的下端相连通，注气管的上端自反应釜的底部插入于反应釜内，注气管上位于反应釜内的部分的侧面开设有通孔。

储液罐依次经第一导管、抽液泵、第二导管、第一流量计、第一阀门及第三导管与反应釜相连通。

第三导管连通有稳压阀。

增压泵依次经第一金属杆、压力传感器及第二金属杆与加压活塞相连接。

真空泵通过第四导管与反应釜相连通。

第二阀门经第五导管及排液管与废液罐相连通，其中，排液管插入于所述废液罐内。

气瓶依次经第三阀门、第六导管、第二流量计、第七导管、抽气泵、第八导管及第四阀门与注气管及第二阀门相连通。

汽轮机模拟器的入口经第九导管与锅炉模拟器的出口相连通；

热交换排管的顶部开口依次经第三流量计、第五阀门及第十导管与汽轮机模拟器的出口相连通；