[发明专利]CO2置换开采天然气水合物试验模拟装置

摘要

本发明涉及一种试验装置，具体地说，涉及一种采用CO2置换开采天然气水合物的模拟装置，所述试验装置包括反应釜、恒温控制系统、注气注液系统、液体循环加热系统、回压控制系统、抽真空与气液分离系统、产气在线检测系统和数据采集系统；本发明采用时域反射技术实现了水合物饱和度的实时监测，简便，计算量小，为准确探讨置换反应速率提供了数据支撑；反应釜产气管道与气相色谱仪连接，可以实现产气组分的实时测量；模拟环境更加接近海底开采环境。

主权项

一种CO₂置换开采天然气水合物试验模拟装置，其特征在于，所述试验模拟装置包括反应釜(29)、恒温控制系统、注气注液系统、液体循环加热系统、回压控制系统、抽真空与气液分离系统、产气在线检测系统和数据采集系统；所述恒温控制系统为恒温浴室(26)；所述反应釜(29)置于恒温浴室(26)内，反应釜(29)底部安装固定单向渗透钢板(28)，单向渗透钢板(28)与底盖(31)之间安装底部加热管(33)，反应釜顶盖(30)上设有1个注气注液口、1个产气口，底盖(31)上设有1个注气口、1个放空口和2个TDR探针孔，反应釜(29)侧壁上分层设有3个温度测量孔；所述注气注液系统，包括CH₄气瓶(1)、CO₂气瓶(2)、电子天平(7)、中间容器(9)；所述CH₄气瓶(1)通过管道连通反应釜(29)的注气注液口，管道上设有增压泵(4)以及截止阀(5)、压力表(6)和压力传感器(10)；所述CO₂气瓶(2)通过管道连通反应釜(29)的注气注液口和反应釜底盖(31)上的注气口，所述管道上安装有压力表(6)、压力传感器(10)和截止阀(5)；电子天平(7)与中间容器(9)通过管道连通，电子天平(7)与中间容器(9)之间的管道上设有平流泵(8)，中间容器(9)通向反应釜(29)注气注液口的管道上设有压力表(6)；所述液体循环加热系统，包括预热水箱(15)、设置在反应釜(29)注气注液口处的U型加热管(32)，以及设置在单向渗透钢板(28)和底盖(31)之间的底部加热管(33)，所述U型加热管(32)两端分别通过管路连通预热水箱(15)，所述底部加热管(33)的两端分别通过管路连通预热水箱(15)，预热水箱(15)内设有温度控制器(16)和温度探头(12)，预热水箱(15)出口处设有水泵(14)；回压控制系统，包括N₂气瓶(19)和回压阀(18)，N₂气瓶(19)通过管道连接至反应釜顶盖(30)上的产气口，连通N₂气瓶(19)与产气口的管道上设有回压阀(18)，所述产气口处设有放空管道，放空管道上设有安全阀(11)和压力传感器(10)；所述抽真空与气液分离系统，包括真空泵(22)以及气液分离器(20)，气液分离器(20)通过管道连通回压阀(18)，气液分离器(20)的底部设有出液管道及截止阀(5)，气液分离器(20)与真空泵(22)之间设有干燥筒(21)，干燥筒(21)与真空泵(22)之间的管道上设有压力表(6)；所述的产气在线检测系统为气相色谱仪(23)，气相色谱仪(23)通过管道连接在干燥筒(21)与真空泵(22)之间；所述的数据采集系统，包括相互连接的工控机(25)和数据采集器(24)，所述数据采集器(24)与模拟试验装置中的温度探头(12)、压力传感器(10)、TDR信号采集器(17)连接，所述的TDR信号采集器(17)连接TDR信号探针(13)，所述TDR信号探针(13)固定在反应釜底盖(31)的TDR探针孔内。