[发明专利]微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及一种微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统。

背景技术

天然气水合物，是由水和气体形成的固体结晶化合物，深海和永久冻土带等高压低温环境的地质体是适合水合物形成和赋存的场所，天然气水合物储量超过所有常规的化石燃料的总和，被认为是近几十年来所发现的最重要的一种新型清洁和后续能源。美国、日本、印度、中国等均已开展有关天然气水合物形成运移机理、赋存特征和开采方法的研究。

天然气水合物的形成和分解是一个非常复杂的过程，涉及到多相流体流动、相变、传热、力学应变等，及时开展天然气水合物形成和分解过程中机理和技术方法研究，不仅有利于研究天然气形成时的聚集、成藏机理，也可为水合物开采技术改进提供理论支撑。

实验研究作为水合物研究的一个重要的手段和方法，越来越受到各相关研究机构的重视，也因此设计了许多模拟实验系统。现有技术中的水合物模拟实验系统一般由高压系统、冷却系统和测试系统3部分组成，有的模拟实验系统添加了加工组合，按照反应釜的类型分为可视搅拌釜、不可视搅拌釜、不可视非搅拌釜。微生物作用对水合物的形成与分解过程有着重要影响，但目前国内已有的实验装置不能完成这个方面的研究需要。因此，急需开发一种可以模拟微生物作用下的水合物实验装置，实现更加科学和客观的实验模拟研究，提高实验结果的科学性。

发明内容

现有技术不能够模拟微生物对水合物生成与分解过程的影响，以及微生物作用下水合物形成分解过程中的伴生矿物实验。为了解决上述技术问题，本发明提供一种使用方便、精度高的微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统，并实现了水合物实验过程中反应釜内电阻率实时监测，为水合物实验研究提供了有利设备条件。

本发明可以实现：

（1）研究水合物形成及分解过程的环境条件及机理。

（2）研究水合物形成过程中伴生矿物的生成环境和机理。

（3）可以实现水合物形成与分解过程中微生物作用的影响研究。

（4）可以实现水合物实验过程中反应釜内电阻率实时监测。

该系统特色在于，可以用于微生物作用下的水合物形成分解及伴生矿物实验研究。

其技术方案如下：

一种微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统，由气体、液体、微生物注入系统、模拟系统、测控系统、辅助系统4个子系统组成：

所述气体、液体、微生物注入系统由静音空气压缩机1、气体增压泵2、储气容器3、天然气气源4、流量计5、带活塞的海水容器6、带活塞的气液混合容器7、带活塞的微生物容器8、压力表9、平流泵10、调压阀K1、K2，以及控制阀F1～F15，F21和连接管线依次连接而成；

所述模拟系统由反应釜12、恒温箱13、压力传感器21、振动器22、温度传感器23、反应釜视窗11，液体取样口14、气体取样口15的控制阀F19，F20以及连接管线依次连接而成；

反应釜有效容积为1000ml，直径为80mm，高200mm；工作压力：20MPa，设计安全压力：25MPa；工作温度：-15～90℃，测量精度：±0.5℃；视窗规格：可视部分：20mm×100mm,可观察到气、液、固三相界面。

所述测控系统实时采集流量计5、高量程气体流量计19、低量程气体流量计20、压力传感器21、压力表9、真空压力表17、温度传感器23、以及电阻率16的相关流量、压力、温度和电阻率实时数据，采集的数据实时传输到计算机控制系统，实现计算机实时控制平流泵10、静音空气压缩机1、恒温箱13、真空泵18保持实验模拟系统正常工作状态；

测控系统实现实时采集整个系统的温度、压力、气体流量数据，实时显示控制元件工作状态，在温度、压力超过上限时报警。实现全部测量过程的自动控制和提示；实现数据绘图与报告。

流量采集通过气体流量计5、高量程气体流量计19、低量程气体流量计20完成。进口气体流量计5为荷兰生产，能耐压30MPa，在线计量，可计量瞬时流量和累积流量，并带有标准的232接口，由计算机自动采集。流量计型号：F-230M，高量程流量计测试范围：0～100mL/min，精度：0.1%FS。出口接有高量程气体流量计19、低量程气体流量计20，可精确计量产出气体量，可显示瞬时及累积流量。流量计型号分别为：DO7－11A/ZM、DO8－8B/ZM，工作压力：3MPa，量程分别为：100ml/min，30mL/min。