[发明专利]水合物开采实验模拟的方法及围压加载与隔热一体化系统

说明书

技术领域

本发明涉及天然气水合物研究领域，尤其涉及一种水合物开采实验模拟的方法及围压加载与隔热一体化系统。

背景技术

天然气水合物是一种类冰状固体非常规能源。天然气水合物的主要成分是甲烷水合物。美国地质调查局的研究报告显示自然界中甲烷水合物的碳含量为目前所有化石燃料中的碳含量的2倍。水合物的开采一般地要将水合物分解成甲烷气体和水，而水合物分解是一个吸热反应，引起水合物地层温度的变化。水合物分解的温度变化又影响着沉积层岩石/岩土骨架的应力、沉积层孔隙内的多相渗流、水合物以及水的相变。

在实验室内水合物开采实验模拟装置应能够提供地层压力，又能够准确测试水合物分解引起的沉积层的温度及其变化。因此，需要既对水合物开采实验模拟系统进行有效隔热，避免或减弱系统与外界环境的热交换，又能模拟实际地层压力，从而保证实际现场地层压力条件下精确地测试水合物分解引起沉积层温度的变化。目前，这方面还少见报道。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出水合物开采实验模拟的方法及围压加载与隔热一体化系统，以实现既对水合物开采实验模拟系统进行有效隔热，避免或减弱系统与外界环境的热交换，又能模拟实际地层压力的效果。

为了解决上述问题，本发明提供一种围压加载与隔热一体化系统，包括制冷机、液压机、位于样品表面的温度传感器和位于样品周围的液体腔；

所述位于样品表面的温度传感器与制冷机相连，用于将样品表面的温度反馈给制冷机；

所述制冷机与液压机相连，用于将液压机液体的温度调整为样品表面的温度；

所述液压机用于将所述制冷机调整温度后的液体输入至所述液体腔；

所述液体腔与液压机相连，用于通过循环的液体对所述样品提供围压，并使得样品与环境隔热，其接收所述液压机输入的液体，并将循环后的液体输出回制冷机。

优选地，上述系统具有以下特点：

所述液体腔为双层，包括第一控温腔体和第二控温腔体，其中第一控温腔体和第二控温腔体中液体循环的方向相反。

优选地，上述系统具有以下特点：

第一控温腔体和第二控温腔体之间通过铜膜隔开。

优选地，上述系统具有以下特点：

所述液体腔和样品之间为橡皮膜，用于将样品和液体隔开。

优选地，上述系统具有以下特点：

所述液体为防冻液。

为了解决上述问题，本发明还提供一种水合物开采实验模拟的方法，包括：

合成水合物沉积物作为实验的样品，通过升温或降压的方式使得所述样品分解；

位于样品表面的温度传感器将样品表面的温度反馈给制冷机，制冷机将液压机液体的温度调整为样品表面的温度，液压机将所述制冷机调整温度后的液体输入至位于样品周围的液体腔，并接收在液体腔循环后的液体；

保持相同加载条件下，测试样品内部的温度变化，从而得到水合物开采模拟过程中温度变化的规律。

优选地，上述方法具有以下特点：

所述液体腔为双层，包括第一控温腔体和第二控温腔体，其中第一控温腔体和第二控温腔体中液体循环的方向相反。

优选地，上述方法具有以下特点：

第一控温腔体和第二控温腔体之间通过铜膜隔开。

优选地，上述方法具有以下特点：

所述液体腔和样品之间为橡皮膜。

优选地，上述方法具有以下特点：

所述液体为防冻液。

本发明可为水合物开采过程中水合物分解引起的温度变化精确测试提供实际环境，对于越来越受关注的水合物开采的科学研究和将来的现场监测十分有益。

附图说明

图1为本发明实施例的围压加载与隔热一体化系统示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明的系统具有隔热（控温）功能和围压加载功能。