[发明专利]综合太阳能与超声空化开采天然气水合物的实验装置及方法

权利要求书

1.综合太阳能与超声空化开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：包括太阳能发电供能系统、超声波控制器（5）和水合物储层模拟系统，

所述太阳能发电供能系统包括太阳能电池整列（1）、太阳能控制器（2）和逆变器（4），太阳能电池整列（1）的输出端与太阳能控制器（2）的输入端连接，太阳能控制器（2）输出端与逆变器（4）的输入端连接；

所述水合物储层模拟系统包括恒温箱（6）、数据收集装置（14）、中间容器（16）、气源气瓶（21）和缓冲容器（18），恒温箱（6）包括换能器（7）、填砂管（8）和背压阀（11），换能器（7）设置于填砂管（8）的入口端端部，填砂管（8）的管壁沿其轴线方向上还分别设置有多个用于检测填砂管（8）内部压力的压力传感器（9）和多个用于检测填砂管（8）内部温度的温度传感器（10），压力传感器（9）的信号输出端与压力显示器（12）的信号输入端连接，温度传感器（10）的信号输出端与温度显示器（13）的信号输入端连接，数据收集装置（14）分别与压力显示器（12）的信号输出端和温度显示器（13）的信号输出端连接，背压阀（11）与填砂管（8）的出口端端部连接，所述中间容器（16）的上端与六通阀（15）的一个入口端连接，六通阀（15）的出口端与填砂管（8）的入口端端部连接，中间容器（16）的下端还连接有柱塞泵（17），柱塞泵（17）将中间容器（16）内的介质泵入填砂管（8）内，所述气源气瓶（21）与六通阀（15）的另一个入口端连接，气源气瓶（21）与六通阀（15）之间的管路上还设置有气体减压阀（20），所述缓冲容器（18）的入口端与背压阀（11）连接；

所述超声波控制器（5）的能源输入端与逆变器（4）的输出端连接，且超声波控制器（5）的超声波输出端与换能器（7）连接。

2.根据权利要求1所述的综合太阳能与超声空化开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：所述的太阳能发电供能系统还包括蓄电池（3），蓄电池（3）与太阳能控制器（2）连接。

3.根据权利要求1所述的综合太阳能与超声空化开采天然气水合物的实验装置，其特征在于：所述的缓冲容器（18）上还设置有排空阀（19）。

4.利用如权利要求1～3任意一项所述的综合太阳能与超声空化开采天然气水合物的实验装置进行实验的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、模拟海底多孔介质中水合物储层，包括以下子步骤：

S11、根据水合物储层条件在填砂管（8）中填入200～400目的石英砂，并控制渗透率为0.8～1.2达西；

S12、气源气瓶（21）通过气体减压阀（20）控制气源压力为0.8～1.2MPa的条件下对填砂管（8）进行气驱2～3min，对填砂管（8）中的空气进行排空；

S13、调节填砂管（8）出口端的背压阀（11）的压力阀值为10MPa；

S14、气源气瓶（21）通过气体减压阀（20）向填砂管（8）内加压至10MPa，压力稳定后关闭六通阀（15）；

S15、调节恒温箱（6）内的温度至1～3℃，同时打开温度传感器（9）和压力传感器（10），对填砂管（8）内的温度和压力进行数据采集，并传送至数据收集装置（14）；

S16、当压力显示器（12）和温度显示器（13）所显示的数据在12小时内波动范围小于2.5%后，多孔介质中水合物已经生成，调节背压阀（11）的压力阀值至稳定后的压力；

S2、太阳能发电系统为超声波发生系统供能：太阳能电池整列（1）收集太阳能，通过太阳能控制器（2）进行电能供给或储存至蓄电池（3），通过逆变器（4）将电压转换至220V，供给至超声波控制器（5）；

S3、进行多孔介质中水合物开采模拟，包括以下子步骤：

S31、向中间容器（16）中加入空化作用增强液体，开启柱塞泵（17），将空化作用增强液体泵入填砂管（8）内，注入体积为填砂管（8）内的孔隙体积的2.0～3.0%；

S32、打开超声波控制器（5），调节超声波频率至20～130kHz，模拟开采

S33、通过数据收集装置记录开采过程中的压力及温度变化，产出液及产出气体通过缓冲容器（18）来收集计量；

S34、当压力和温度在12小时内的波动范围小于1%后，开采结束；

S35、进行数据处理，计算天然气水合物的采收率及开采能耗。