[发明专利]一种海洋天然气水合物开采模拟传热过程实验装置及方法

权利要求书

1.一种海洋天然气水合物开采模拟传热过程实验装置，其特征在于，包括：

水合物开采模拟装置、海水加温装置、多相分离装置、气体供给装置、温控装置、数据采集装置、海水罐、储砂罐以及储液罐；

所述水合物开采模拟装置采用密闭装置，其上部设置有工作口和加砂口，下部设置有进气口和排液口；

所述海水加温装置的输入口与所述海水罐相连，输出口与所述水合物开采模拟装置的工作口相连；

所述多相分离装置的输入口与所述水合物开采模拟装置的工作口相连，液相出口与所述海水罐相连，固相出口与所述储砂罐相连，气相出口与所述气体供给装置相连；

所述温控装置用于对所述水合物开采模拟装置内部进行降温，使其达到预设海底环境温度；

所述数据采集装置设置在所述水合物开采模拟装置内部，用于对所述水合物开采模拟装置内的温度和压力数据进行实时采集；

所述水合物开采模拟装置包括高压制备釜、内管、外管、射流短节、采出气收集装置以及保温外夹层；所述高压制备釜为中空结构，且所述高压制备釜上表面中部预留有供所述内管和外管插入的安装孔，所述安装孔一侧设置有排砂口，所述排砂口处设置有阀门，所述高压制备釜下表面设置有进气口和排液口，且所述进气口和排液口均设置有阀门；所述内管与外管同轴插设在所述安装孔内，且所述内管下部与所述射流短节连接，所述外管下部与所述采出气收集装置连接，使得所述内管外壁、外管内壁以及所述采出气收集装置内壁之间形成密闭循环空间；所述内管和外管上部作为水合物开采模拟装置的工作口分别与所述海水加温装置的输出口和多相分离装置的输入口相连，且所述内管与所述海水加温装置的输出口之间设置有第一压力控制阀，所述外管与所述多相分离装置的输入口之间设置有第二压力控制阀；所述保温外夹层设置在所述高压制备釜外部，用于对所述高压制备釜进行保温；

所述数据采集装置包括压力传感器、若干温度传感器以及计算机；所述压力传感器设置在所述高压制备釜中部，用于对所述高压制备釜内的压力数据进行采集，并发送到所述计算机；各所述温度传感器设置在所述高压制备釜底部，用于对所述高压制备釜内的温度数据进行采集，并发送到所述计算机；所述计算机用于对接收到的压力数据和温度数据进行整理和保存；所述温度传感器的数量为8个，且各所述温度传感器以所述高压制备釜底部某一横截面的圆心为中心，呈十字型正交布置在所述高压制备釜底部。

2.如权利要求1所述的一种海洋天然气水合物开采模拟传热过程实验装置，其特征在于：所述海水加温装置包括加热装置、第一液力压力表、第一液体温度表、第一液体流量计、高压柱塞泵和两个海水控制阀；

所述加热装置的输入口与所述海水罐相连，所述加热装置的输出口依次与所述第一液力压力表、第一液体温度表、第一海水控制阀、第一液体流量计、高压柱塞泵和第二海水控制阀相连；所述高压柱塞泵的输出口作为所述海水加温装置的输出口与所述水合物开采模拟装置的工作口相连。

3.如权利要求1所述的一种海洋天然气水合物开采模拟传热过程实验装置，其特征在于：所述多相分离装置采用多相分离器；

所述多相分离器的输入口与所述水合物开采模拟装置中相连，且两者之间的管道上设置有第二液体温度表、第二液体压力表、第二液力流量计和多相控制阀；

所述多相分离器的液相出口与所述海水罐之间的管道上设置有液相控制阀和第三液体流量计；

所述多相分离器的固相出口与所述储砂罐之间的管道上设置有固相控制阀和温度表。

4.如权利要求1所述的一种海洋天然气水合物开采模拟传热过程实验装置，其特征在于：所述气体供给装置包括高压甲烷气瓶、气体缓冲罐、气体压力表、气体温度表、第一气体流量计和第二气体流量计；

所述高压甲烷气瓶的输出口经第一气体控制阀与所述气体缓冲罐的一个输入口相连；

所述气体缓冲罐的另一个输入口经第二气体控制阀和第一气体流量计与所述多相分离装置的气相出口相连；

所述气体缓冲罐的输出口通过管道与所述高压制备釜下部的进气口相连，且所述管道上设置有气体压力表、气体温度表、气体流量计。