[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

说明书

本发明涉及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，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、储砂罐和储液罐；水合物开采模拟装置上设置有工作口、加砂口、进气口和排液口；海水加温装置的输入口与海水罐相连，输出口与水合物开采模拟装置的工作口相连；多相分离装置的入口与水合物开采模拟装置的工作口相连，液相出口、固相出口和气相出口分别与海水罐、储砂罐和气体供给装置相连；温控装置用于对水合物开采模拟装置内部进行降温；数据采集装置用于对水合物开采模拟装置内的温度和压力数据进行实时采集。本发明可以广泛应用于新能源开发实验技术领域。

技术领域

本发明涉及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，具体适用于天然气水合物开采传热过程模拟，开采后气体分离收集等，属于新能源开发实验技术领域。

背景技术

天然气水合物是继页岩气、致密气、煤层气等之后潜力巨大的接替能源，我国仅南海的资源量就有约85万亿立方米。国家《能源技术革命创新行动计划》提出突破天然气水合物勘探开发关键技术，开展先导钻探和试采试验。根据天然气水合物砂岩型、砂岩裂隙型、脉状块状型、细粒裂隙型、分散型的赋存状态，水合物类型可以分为冻土砂岩水合物、海洋砂岩水合物、海洋粉砂质泥岩水合物、海洋脉状块状水合物、海洋泥质岩水合物，其中海洋水合物占90％以上。

由于海洋环境复杂，导致海洋水合物取样难度巨大、经济成本高，所以利用海洋中水合物进行实验是十分困难的，同时世界天然气水合物开采方法主要是通过降压、注热、注剂等常规油气开采方法将其井下气化后排采，该技术已经在冻土区和海域得到短期科研验证，但均面临防控砂、连续排采困难导致单井采收率极低，商业化、规模化开发难以实现。如何实现海洋浅表层天然气水合物经济高效的开采，是现在面临的一大难题，研究人员提出了一种海底浅表层天然气水合物移动立管式开采方法，然而针对该开采方法是否科学可行，海底传热过程是如何进行的，机理仍不明确，需要建立相关的实验装置进行研究。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供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，旨在验证海底浅表层天然气水合物移动立管式开采方法是否可行，并探究其海底传热机制。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种海洋天然气水合物开采模拟传热过程实验装置，其包括：

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。

进一步地，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所述排砂口，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；