[发明专利]一种多功能水合物反应实验装置

说明书

本发明涉及一种多功能水合物反应实验装置，由反应器、围压控制系统、注排气及稳压系统、抽真空系统、气相分析系统、核磁共振成像仪、计算机组成，反应器内有岩心腔室、围压层；围压控制系统包括液压油缓冲罐、围压泵、压力计；反应器位于核磁共振成像仪内，两端设置压力传感器、热电偶，入口控制阀的管线回路设置旁通阀；注排气及稳压系统包括储气瓶、流量传感器、稳压泵，连接反应器两端；抽真空系统和气相分析系统通过旁通管线连接至旁通阀；压力传感器、热电偶、流量传感器、气相色谱仪和核磁共振成像仪均连接计算机。本发明可模拟不同开采方式下多孔介质中水合物的生成和分解过程，具有耗气量小、制样周期短、数据测量准确等优点。

技术领域

本发明属于天然气水合物开发与气体水合物应用领域，具体涉及一种多功能水合物反应实验装置。

背景技术

轻质气体如甲烷、乙烷、二氧化碳、氮气、丙烷等在一定的温度和压力下能和水分子生成一种类冰状的结晶物质，称为气体水合物。自然界中的气体水合物主要是天然气水合物，为了获取这种潜力巨大的接替能源，人们必须考虑天然气水合物在技术上是否可开采，在经济上是否可生产。长期以来水合物高效开采技术没有根本突破和创新，相关研究主要集中在实验室层面。随着气体水合物研究的深入，特别是天然气水合物开发技术的发展，气体水合物技术应用在水合物抑制与防治、天然气储运、水合物法分离气体混合物、蓄冷技术等方面的优势日益显现。

天然气水合物原位分解开采方法包括热激法、降压法、置换法、注剂法及其联合开采法，但是不论哪种方法，获取钻采过程中水合物储层形态、温压水平、气体流量、气体组分及浓度等信息都至关重要。自然条件下，多孔介质作为水合物的主要赋存场所，对水合物的形成和分解影响巨大。现有水合物模拟实验装置大都针对单一开采方式设计，且其中部分装置是纯气体反应体系，难以做到反应过程可视化、功能多样、耗气量小、制样周期短、参数测量精确。因此，亟需研发一种多功能水合物反应实验装置，用以进行不同开采方式下水合物在多孔介质中的生成、分解过程的实验研究，对水合物开采的现场测试及气体水合物技术在其它领域的应用有着重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能水合物反应实验装置，该装置原理可靠，操作简便，可高效模拟置换法、降压法、热激法等不同开采方式下多孔介质中水合物的生成和分解过程，集可视化、多功能、耗气量小、制样周期短、数据测量准确等多种优点，可用于天然气水合物开采过程中的产量评估、产能预测和地层稳定性分析。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种多功能水合物反应实验装置，由反应器、围压控制系统、注排气及稳压系统、抽真空系统、气相分析系统、核磁共振成像仪、计算机和数据处理器组成。

所述反应器呈圆柱形，包括岩心腔室、围压层、橡胶套筒、玻璃纤维外壳、保温套、端盖、螺钉、隔板，反应器内中空位置为岩心腔室，反应器两端的端盖和玻璃纤维外壳通过螺钉固定密封(端盖本身有螺纹，螺钉辅助固定端盖和玻璃纤维外壳，增加耐压强度，提高安全性)，岩心腔室和端盖之间安装隔板，玻璃纤维外壳外覆保温套，岩心腔室与外壳之间的空间内设有围压层和橡胶套筒，围压层为空腔。

所述围压控制系统包括液压油缓冲罐、围压泵、第一液压油阀、围压压力计和第二液压油阀，液压油缓冲罐与围压泵、第一液压油阀、围压压力计串联后，通过围压管线连接反应器左端入口，反应器左端入口再通过另一围压管线和第二液压油阀连接液压油缓冲罐；围压管线外包裹聚氯乙烯管，聚氯乙烯管连接冷冻水浴循环器，缓冲罐的液压油经过围压泵加压后通过反应器入口进入围压层的空腔，在空腔循环后再回到液压油缓冲罐，形成循环回路，对水合物反应过程进行围压及温度控制。

所述反应器位于核磁共振成像仪内，两端均设置压力传感器、测压控制阀、热电偶和入口控制阀，反应器右端的管线连有安全阀、放空阀，反应器两端的入口控制阀的管线回路上设置旁通阀。

所述注排气及稳压系统包括储气瓶、流量传感器、稳压泵、供气阀门，依次串联后连接反应器两端的入口控制阀。