[发明专利]一种水合物固态流化开采模拟管道流体的温度控制装置

说明书

本发明涉及一种水合物固态流化开采模拟管道流体的温度控制装置，由计算机1、制备釜5、循环泵7、双层制冷管26、制冷控制机组18、可视管27、真空泵9、调压器10、辅助管道28、管道加热器13组成，制备釜的第一阀门连接第二阀门和第三阀门；第二阀门通过循环泵连接双层制冷管，双层制冷管由制冷控制机组控制，双层制冷管连接可视管；第三阀门通过管线连接调压器和辅助管道，该管线上设置第四阀门，第四阀门连接真空泵，辅助管道连接可视管，辅助管道上设置管道加热器；计算机连接控制柜，控制柜分别与压力传感器、温度传感器、管道加热器、制冷控制机组连接。本发明对水合物管道内流体温度实现全自动化控制，为天然气水合物管输机理研究提供保障。

技术领域

本发明涉及一种管道流体温度控制装置，尤其是涉及一种水合物固态流化开采模拟管道流体的温度控制装置。

背景技术

天然气水合物是由水和天然气在高压低温环境下生成的非化学计量性笼状晶体物质，是一种高密度、高热值的非常规能源，主要分布于海洋及陆地永久冻土带沉积物中，其中海洋天然气水合物资源量约为陆地冻土带的一百倍，海洋天然气水合物的开采备受关注，天然气水合物被普遍认为将是21世纪最有潜力的接替能源，同时也是目前尚未开发的储量最大的一种新能源。

2002年起，加拿大、美国、日本分别在陆地永久冻土和海域成岩或砂层天然气水合物成功实施了以降压法为主、注热和CO₂置换为辅的试采作业。借鉴常规油气开采的降压等方法开采天然气水合物，其本质是将天然气水合物在储层内分解为水和气，该方法主要适用于有一定圈闭构造的砂层天然气水合物储层开发。周守为院士基于我国海域天然气水合物钻探取样情况，提出了针对深水浅层几米到上百米、非成岩全新的开采模式，即固态流化开采新方法，该开采方法利用水合物在海底温度和压力相对稳定的条件下，采用采掘设备以固态形式开发水合物矿体，将含有水合物的沉积物粉碎成细小颗粒后，再与海水混合，采用封闭管道输送至海洋平台，尔后将其在海上平台进行后期处理和加工。在固态流化开采相关研究中，水合物管输设备对天然气水合物分解及二次生成机理研究是至关重要的一部分，直接影响后续天然气水合物固态流化开采过程中的安全。

目前室内实验研究是探索海洋天然气水合物开采的重要手段，在实验室内将水和天然气在高压、低温的条件下在制备釜内或管道内合成天然气水合物，需要通过管道温度控制装置来精确控制反应进行，从而研究天然气水合物开采过程中相含量的变化规律及天然气水合物固态流化开采管道流动机理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水合物固态流化开采模拟管道流体的温度控制装置，该装置原理可靠，操作简便，不仅可以对水合物管道内流体温度实现高效、快捷、精准、全自动化控制，同时对实验过程中的流速、压力及温度参数进行实时监测、采集及存储，为天然气水合物管输机理研究提供了有力的保障。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种水合物固态流化开采模拟管道流体的温度控制装置，包括管道流动模拟子系统、温度控制子系统、数据采集及控制子系统。

所述管道模拟子系统包括制备釜、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、循环泵、真空泵、双层制冷管、调压器、辅助管道及可视管。

所述制备釜出口连接第一阀门，第一阀门分别与第二阀门及第三阀门连接，第二阀门通过循环泵连接双层制冷管，双层制冷管与可视管连接，可视管均匀分布管道压力传感器组及管道温度传感器组，双层制冷管两端分别有第一压力传感器、第一温度传感器及第二温度传感器、第二压力传感器；第三阀门分别与调压器及第四阀门连接，调压器通过辅助管道连接可视管，管道加热器安装在辅助管道上，第四阀门连接真空泵。