[发明专利]一种地层温度梯度模拟器

说明书

本发明公开了一种地层温度梯度模拟器，包括反应釜体、安装在反应釜体上端面的上平盖封头以及安装在反应釜体下端面的下平盖封头，在所述反应釜体内还布置有上循环盘管和下循环盘管，所述上循环盘管靠近上平盖封头，所述下循环管靠近下平盖封头，在所述反应釜体内、上循环盘管和下循环盘管之间间隔设置有N根控温管，以使得在反应釜体内产生垂直温度梯度。通过在反应釜体内的上下两端布置有上循环盘管和下循环盘管，上循环盘管和下循环盘管的设计保障了加热稳定，而通过在循环盘管和下循环盘管之间间隔设置有N根控温管，控温管环绕反应釜体，即调整每一根控温管的温度，从而可以在反应釜体内模拟出地层温度梯度。

技术领域

本发明涉及实验模拟装置，具体涉及一种地层温度梯度模拟器。

背景技术

天然气水合物(以下简称水合物)是指天然气与水在一定温度和压力下生成的一种笼状晶体物质，其遇火即可燃烧，俗称“可燃冰”。早期对天然气水合物的研究主要针对抑制水合物的生成，是为了解决油、气生产和运输过程中管道、设备的堵塞问题。随着人们对天然气水合物研究的不断深入，天然气水合物的特性及对环境的影响越来越为人类认识，其作为一种有效的替代能源的价值也益显突出。

目前对于天然气的开采由于各地的地质条件和天然气水合物的成分不同，形成机制各异，所以一般通过模拟实验进行研究，直接指导勘查开发，比如专利文献CN102162353A所公开的一种天然气水合物三维井网装置(和本申请为同一申请人)，该装置可以用于综合研究天然气水合物的各种开采机理、开采动态，并对各种开采方法进行优化和综合评价，但是申请人在实施上述专利方案的时候发现，该装置无法模拟出天然气水合物储层的地层环境温度，天然气水合物储层的地层环境是有一定温度梯度的，但是目前已有的天然气水合物实验设备尺度对比实际地层环境都不足以拥有温度梯度，所以大多天然气水合物反应釜都是做的恒温水浴，但是在实际开采中，天然气水合物储层受地层温度的影响，温度随着深度的变化是有一定温差与温度梯度的，且这种温度梯度的存在会对天然气水合物的生成开采均具有一定的影响，这就需要对更接近实际开采真实情况的大尺度天然气水合物设备有着需要模拟地层温度梯度更高要求，如何精确控制地层温度梯度以实现NGH藏原位温度场模拟就是目前要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种地层温度梯度模拟器，以为天然气水合物实验设备提供NGH藏原位温度场模拟。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种地层温度梯度模拟器，包括反应釜，所述反应釜包括反应釜体，在所述反应釜体内的上下两端分别布置有上循环盘管和下循环盘管，所述上循环盘管和下循环盘管均采用独立的热交换装置来实现热传导介质在盘管内的循环；在所述反应釜体内、上循环盘管和下循环盘管之间间隔设置有N根控温管，以使得在反应釜体内产生垂直温度梯度，N为正整数；所述控温管也均是采用独立的热交换装置来实现热传导介质在控温管内的循环。

进一步地，所述反应釜还还包括安装在反应釜体上端面的上平盖封头以及安装在反应釜体下端面的下平盖封头，所述上循环盘管靠近上平盖封头，所述下循环管靠近下平盖封头。进一步地，所述N根控温自下而上等距分布且控温管之间的温差恒定。

进一步地，所述控温管之间的温差表示为：

ΔT＝(T₁-T₂)/(N+1)；其中，T₁为下循环盘管的温度，T₂为上循环盘管的温度，T₁＞T₂。

进一步地，在所述反应釜体内还设置有温度传感器，以用于检测上循环盘管、下循环盘管以及N根控温管的温度，并将所监测到的温度数据传输至控制器，由控制器根据所监测到温度数据来实时调整各热交换装置的工作，以保证反应釜体内的垂直温度梯度实时保持稳定状态。