[发明专利]一种测量天然气水合物流动过程中密度变化的装置及方法

说明书

本申请提供了一种测量天然气水合物流动过程中的密度的装置及方法，装置包括驱替模块，其用于驱替均相流体以及天然气水合物流体；介质质量/压强测量模块，其分别测量流体流经时的质量和压强；驱替压强计量模块，其与驱替模块连接以测量驱替模块的驱替压强；控制及数据采集模块，其用于控制驱替模块的驱替，并采集驱替模块的驱替压强信息以及介质质量/压强测量模块的质量信息和压强信息，以及根据介质质量/压强测量模块的质量信息和压强信息获得天然气水合物的密度‑时间曲线。利用该装置和方法，能够实现对天然气水合物在流动过程中的密度变化进行检测，为动态模拟天然气水合物的流动过程提供参数依据，装置结构简单，便于组装。

技术领域

本发明涉及天然水合物领域，并且更具体地，涉及一种测量天然气水合物在流动过程中密度变化的装置及方法。

背景技术

天然气水合物是一种由水和天然气(甲烷为主)分子在低温高压环境下形成的固态化合物。目前，天然气水合物作为未来较理想的战略替代能源，已经成为当代地球科学和能源工业发展的一大热点。天然气水合物密度是水合物研究中最常用的参数之一。

1972年日《自动化》发表文献称美国ITT公司研制一种可以测定管路中流体密度的密度计，其工作原理是以1％的采样精度测定共振振动片的频率变化。当一定体积量的流体质量发生变化时，浸入在该流体中的振动片的共振频率亦发生变化。测出该振动频率读出频率数，并由晶体检波器进行检测，输出4～20毫伏的直流电压。该装置是用一个磁致伸缩发生器进行振动的。也能拾出数字输出。其探测头不受姿态和振动的影响，并且几乎不影响液流，所以该种密度计的装拆均比较简便。此外，由于管路的采样点是即时读取的，因此不产生由于管样与采样室之间距离远而出现的压力与温度误差等间题。

1997年，张立勋等人提出一种利用超声波测量流体密度的公式，并通主要是以石油钻井中泥浆密度测量为背景，使用低频大功率超声波探头及其专用电路实现对各种大密度流体的测量。测量系统由超声波发射电路和接收电路组成。发射探头和接收探头分别放置于宽度一定的盛有泥浆的容器的两侧，而且两探头的中心应在同一条直线上。由传播时间电路所形成的标志着超声波在被测泥浆中传播时间的方波信号，经单片机系统处理，传播时间计算出泥浆的密度，后数字显示测量结果。

2004年，何晓霞等人基于W.G.Knox和G.E.Hess等人提出的计算水合物密度的经验公式，选用适当的模型和方法求取相关参数，提出了一套完整的既可以计算纯组分水合物密度，又可以计算混合气水合物密度的方法。

申请号为201810505746.6的《一种海底天然气水合物岩芯船载多功能分析实验室装置》技术要点是：岩芯保压转移系统分析室与系统分析室组连接，系统分析室组与岩芯保压切割系统实验室连接，原位渗透率测量系统的一端与岩芯保压切割系统实验室连接、另一端与岩芯保压转移系统分析室连接，水合物岩芯地球物理化学分析实验室与岩芯保压转移系统分析室连接。有益效果是：本发明能够原位对天然气水合物沉积物岩芯进行全方面的物性参数测量，能快速便捷地获取第一手勘探地质资料，并且在模拟海洋原有储存状态下进行平面应变力学实验，对海底天然气沉积物岩芯进行强度及体积变形测量。

申请号为201511021693.3的《一种天然气水合物密度测定装置》，主要包括：用于天然气水合物合成及样品体积测定的水合物反应釜系统，用于调节水合物反应釜内气体压力的恒压系统，用于对水合物反应釜系统和恒压系统进行抽真空或提供反应气体的气源系统，低温恒温浴。主要用于高压低温下原位测量天然气水合物等气液反应产物为固体的固体密度测量装置，可实现高压和低温状态下，压力温度可调，还可测试不同围压条件下固体物质的密度特性。