[发明专利]天然气水合物储气密度测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气测试装置及其测试方法，具体为天然气水合物储气密度测试装置及其测试方法。

背景技术

天然气水合物，是由小分子烃类(主要是CH₄)与水分子在低温和高压条件下依靠范德华力形成的一种笼型晶体物质。理论上，1m³的天然气水合物可释放164m³标准状态CH₄和0.8m³的水。全球天然气水合物中蕴藏的甲烷量约为1.8-2.1x10¹⁶m³，相当于全球已发现的煤、石油、天然气等化石燃料的两倍多。

水合物技术在能源气储运、混合气分离、温室气体捕获、海水淡化以及蓄冷等领域有着广泛的应用前景，实现水合物快速合成是水合物商业化应用的前提，目前水合物快速合成还存在以下几个方面的问题：(1)生成速度慢，(2)储气密度低。因此，实现天然气水合物快速合成及高密度的储气是天然气水合物大规模商业化应用的关键。

在水合物生成的实验研究过程中，需要对天然气水合物的储气密度进行测试，对循环回路中天然气的气体流量进行检测，而传统的气体流量的测量已不能满足该实验测试的需要，主要存在的问题如下：(1)由于气体的体积是温度和压力的函数，受介质温度、压力的变化影响.(2)气体流量测量的动态性能有待改善，许多气体流量计的响应速度已无法满足生产要求，且温压补偿问题有待进一步解决以提高测量精度，(3)气体微小流量测量过程中存在泄露，间接测量质量流量需要测量压力，温度密度等参数，使得流量计的部件较多，从而增加了成本，降低了精度，提高了故障率。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于稳压补水操作系统的新型天然气水合物储气密度测试方法，该方法主要优势在于不涉及中间变化过程，消除了温压变化对气体流量测量带来的较大影响，且操作简单、可靠易实现。

具体技术方案为：

天然气水合物储气密度测试装置，包括水合物反应系统、注气及气体循环系统、注液及液体循环系统、稳压缓冲系统；

水合物反应系统，包括反应釜，提供水合物制备与存储空间，通过制冷机组控制内部水和反应介质的温度，反应釜内部增设三种水合物快速合成装置，釜体中间架设搅拌器，釜顶架设喷淋器及釜底安装鼓泡器，釜体安装有第一零五压力指示器P-105、第一零五温度指示器T-105、第一零一差压式液位计L-101及第一零一电阻传感器C-101，反应釜外围安装有夹套换热器，换热器内部设有导流槽，由制冷机组通过第四零一进水阀门V-401和第四零二进水阀门V-402对反应釜内的温度进行调节控制；

注气及气体循环系统，包括气瓶，气瓶上安装有检测气瓶压力的第一零六压力计P-106、第一零一截止阀V-101、第一零一压力计P-101、第一零一温度计T-101、第一零三截止阀V-103，主进气管路安装有第一零二压力计P-102、第一零二温度计T-102、气体循环泵、第一零五调节阀CV-105、第一零四压力计P-104、第一零四温度计T-104、第一零八调节阀CV-108、第二流量计F-2、第一一零截止阀V-110，出气管道上安有第一零四排空阀V-104，出气管道通过第一一二阀门V-112与反应釜连接，同时还连接第一零三流量计F-103和第一一一截止阀V-111，旁路调节管路上安有第一零九调节阀CV-109、第一零一流量计F-101；

注液及液体循环系统，包括水箱、第二零一截止阀V-201、柱塞泵、注液管路上安有第二零四调节阀CV-204、第二零五截止阀V-205、第二一零截止阀V-210，液体循环主管路上安有第二零六调节阀CV-206、第二零一温度计T-201、第二零一压力计P-201、液体循环泵、第二零八调节阀CV-208、第二零二温度计T-202、第二零二压力计P-202、第二零二流量计F-202、第二零九调节阀CV-209、旁路调节管路上安有第二零一流量计F-201、第二零七流量调节阀CV-207；