[发明专利]多功能天然气水合物合成反应方法及装置

说明书

本发明公开了多功能天然气水合物合成反应方法及装置，CH₄气瓶的通气管道上设有增压泵，CH₄气瓶的通气管道口部与反应釜的反应釜顶盖上开的注气口相连，反应釜置于恒温空气浴室内，反应釜上的温度探头和压力传感器通过数据采集器连接工控机。本发明的有益效果是可实现同时进行几个不同沉积物体系的水合物合成，使实验结果更加接近实际；缩短了水合物样品的制样周期，提高效率，增加实验结果的准确性和可信度。

技术领域

本发明属于石油天然气，涉及多功能天然气水合物合成反应方法及装置。

背景技术

天然气水合物是在低温、高压条件下由天然气与水相互作用形成的类冰状可燃固态物质，又称可燃冰，其广泛分布于世界海底大陆边缘和永久冻土区，其天然气主要成分是甲烷(CH₄>90％)，又称甲烷水合物。目前各国科学家较为一致的评价世界范围天然气水合物蕴藏总碳量为现有化石燃料的2倍。天然气水合物作为能源资源，有广阔的应用前景和发展空间，因此各国科学家纷纷开展水合物相关研究。

目前对天然气水合物研究主要集中以下几个方面，形成机制、分布特征、产出条件、勘探方法、开采方法以及环境效应等，研究手段也不断创新，声、光、电、力学等先进技术，但是随着研究的深入，研究者在了解一些基本规律后便趋向于向更深、更细的本质方面发展，意识到实验条件对实验结果有重要决定作用，因此科学家对实验条件和细节的要求更加严谨，尤其对水合物样品的要求，力求更加接近实际真实情况，所以水合物的合成成为得到可信成果的重要因素。

目前实验用水合物样品主要是纯水合物和沉积物(主要是石英砂)中水合物，自然界中水合物多数赋存于沉积物中，但是沉积物的种类、水合物分布状态各异，现有实验室条件下合成的水合物均与实际状况有一定差别，影响实验结果的指导性；一些沉积体系中水合物样品合成周期较长，这也是制约水合物相关实验结果的指导性和普遍性的重要因素；另外实现了相同外界条件下，不同沉积体系水合物性质的对比研究。

目前还没有一套专用于合成不同条件、不同类型水合物的实验装置和方法。因此建立一套多功能天然气水合物合成装置，本装置可实现同时进行几个(取决于水合物样品尺寸要求)不同沉积物体系(依据实际地层沉积层性质)的水合物合成，使实验结果更加接近实际；缩短了水合物样品的制样周期，提高效率，增加实验结果的准确性和可信度，对水合物基本性质、开采利用及环境效应研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供多功能天然气水合物合成反应方法及装置，解决了目前还没有一套专用于合成不同条件、不同类型水合物的实验装置、水合物样品的制样效率低，样品不准确的问题。

本发明所采用的技术方案是：

(1)反应釜清理：采用去离子水清洗反应釜内壁、反应釜顶盖、反应釜底；

(2)沉积物制备：根据实验所需水合物样品要求，准备适合尺寸、材料的小反应罐，装入实验所需不同种类及含水量的沉积物样品，准备好后置于反应釜中；

(3)管路连接与检漏：连接实验装置管路，注入一定压力的CH₄并静置，确保实验装置无泄漏；

(4)抽真空：确保实验装置无泄漏之后排出CH₄气体，抽真空，排除空气等对实验的干扰；

(5)合成甲烷水合物：调节实验温度，注入一定体积CH₄气体至设定压力，进行水合物合成，根据压力参数变化判断水合物是否合成；

(6)取样：水合物合成后，将环境温度降至-15℃至-20℃之间，迅放空反应釜内剩余CH₄气体，打开反应釜顶盖，迅速将样品取出装入待用实验装置，进行实验研究；或将样品置于液氮中保存，用于分析测试。