[实用新型]天然气水合物模拟开采实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，尤其涉及一种天然气水合物模拟开采实验装置。 

背景技术

海洋天然气水合物，由于其存在环境复杂，在开采过程可能带来地质与环境问题，而且在海洋中试开采的成本高、风险大，故预先在实验室内进行水合物开采实验研究，获取必要的技术参数，具有重要的理论与实践意义。 

水合物开采方法主要有热激发(电加热、注热水)开采法、减压开采法、注入化学试剂开采法等，这些方法需要有一定的实验装置和技术来实现。目前，国内天然气水合物开采实验装置多为横向、一维实验装置，水合物开采实验时只能反映局部的水合物分解情况。石油大学、中海油公司等通过“863”项目，分别研制了一维或二维实验装置，主要依靠电阻法、电容法等测定水合物分解过程体系的电学参数的变化，以此来指示反应的进程。但由于该法使用条件的限制，不能实现实时反映沉积体系中不同层位水合物饱和度变化情况。而天然气水合物饱和度的变化，是反映水合物开采过程状态和进程的重要参数。国外对水合物开采实验研究采用的装置有横向、纵向结构，但是仍不能同时监测到水合物分解过程水合物饱和度的变化，也不能反映沉积物不同位置的分解状态。而且，难以在同一装置分别实现水合物各种开采方法实验研究。 

在海底，天然气水合物是极其脆弱的，一旦某种因素(如海平面下降、海底构造活动、海底热流值增高、钻井或采气不当等)引起海底压力降低或温度上升，天然气水合物将有可能分解成天然气和水，从而影响海底沉积物的稳定性，甚至导致海底滑坡和海洋结构物的严重失稳，天然气的大量释放，会造成生物死亡和气候变暖等环境灾害。所以模拟水合物的开采参数与条件，对实际操作具有很好的指导意义。 

实用新型内容

本实用新型的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种天然气水合物模拟开采 实验装置，其结构简单，实验效果好。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：其包括反应釜、供气装置、供液装置、温控装置、气液分离器，反应釜分别与供气装置、供液装置、温控装置、气液分离器连接；反应釜内设有时域反射探针，时域反射探针通过时域反射仪与数据采集系统连接。 

本实用新型旨在提供一种能够反映实际沉积物地层水合物分解情况和实时监测开采过程中不同层位水合物饱和度变化，而且可实现多种开采方法实验的天然气水合物开采实验装置。在利用本装置进行天然气水合物开采时，需要预先在本装置反应釜内多孔介质中合成水合物样品。可以根据所模拟的实际条件，在不同条件下合成水合物样品。 

时域反射技术(Time Domain Reflectometry，简称TDR)，根据探测的表观介电常数与含水量的关系，可得出水合物饱和度。本实用新型将TDR技术应用于本装置中，可实现实时监测水合物分解过程中水合物饱和度的变化，进而通过水合物饱和度的变化指示水合物的开采程度。同时，本项实用新型的实验装置，可以进行热激发(电加热、注热水)开采法、减压开采法、注入化学试剂开采法等实验研究。 

反应釜包括外壳体和内壳体，外壳体和内壳体之间设置冷却层，冷却层与温控装置低温恒温循环器连接，外壳体上设有冷却液进口和冷却液出口，冷却液进口、冷却液出口分别与冷却层连通。冷却层中装有由温控装置低温恒温循环器冷却的循环液体。所述冷却层和温控装置是用以控制反应釜处于所设定的恒温状态。 

所述数据采集系统是用于测量记录实验过程中反应釜内的温度、压力等实验数据。数据采集系统连接用于测量反应釜内温度的温度传感器、测量反应釜内压力的压力传感器，以及测量进出反应釜流体流量的气体流量计以及监测水合物饱和度的时域反射仪。 

所述反应釜内底盖设一系列穿孔，可用于分别插入感测元件。通过反应釜底盖，釜内置有三个不同长度的时域反射探针，时域反射探针内不同高度分别设有温度探头，温度探头与数据采集系统连接。 

通过反应釜底盖，釜内置有电加热棒，可进行电加热开采水合物。进行注热水或注化学试剂开采水合物时，用注液管将电加热棒替换下来，进行注热水或注化学试剂开采水合物。 

供气装置包括相互连接的气瓶和气动增压泵，向反应釜注入实验所用甲烷气体；气动增压泵通过管道、阀门与反应釜连通，将气体从反应釜上部引入反应釜内，使实验气体自上向下向多孔介质填充区扩散，与多孔介质填充区内多孔介质中的水反应合成水合物。