[发明专利]一种用于多方位观测水合物生成与分解的可视化装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于多方位观测水合物生成与分解的可视化装置及方法，包括低温恒温控制系统、常压可视化反应装置、温度采集仪及CCD成像系统；常压可视化反应装置包括温控循环槽、反应槽、循环液入口、循环液出口，温控循环槽内设置有反应槽，温控循环槽的槽壁上连通设置有循环液入口及所述循环液出口，反应槽的一侧槽壁上设有双层有机玻璃视窗，双层有机玻璃视窗从内到外依次包括观察视窗、有机玻璃视窗，观察视窗、有机玻璃视窗均为有机玻璃；本发明采用双层有机玻璃视窗，视窗内全封闭，空气干燥、导热能力差，外层有机玻璃温度接近室温，解决了水雾问题。

技术领域

本发明涉及一种用于多方位观测水合物生成与分解的可视化装置及方法，属于油气开采科研仪器技术领域。

背景技术

气体水合物是一种笼形结构的水分子固体晶体。水分子组成的结构空穴被一些小分子填充，这些小分子起着稳定晶格的作用。小分子包括相对分子质量小的碳氢化合物，例如甲烷，乙烷，丙烷，以及氢气和二氧化碳。在深水气田开发中，集输管道一般采用混输工艺，管道中存在游离水，同时管道中压力高，海底环境温度低，管道中容易生成水合物。水合物的危害主要是堵塞管道，造成流动中断。管道堵塞后，修复工作需要很高的时间与资金成本。因此需要预防水合物堵塞管道，在堵塞发生后安全消除堵塞。要解决这些问题，就必须对水合物的形成过程有充分的认识和了解。

目前对水合物生成和分解特性的研究，大多是在反应釜中进行的，其中绝大部分为非可视化，即暗箱操作。后期，研究者为了进一步探索水合物的生成与分解特性，在反应釜上加了可视化窗，但并没有完全达到实时观测监控,未实现水合物形态的多方位观测。随着进一步的发展，核磁成像、拉曼光谱等也被引入到这一领域，但是这些设备均无法对水合物的形态进行多方位观测。

中国专利文献CN105424734A公开了一种用于X射线CT设备观测水合物生成与分解特性的低温高压控制装置，属于油气开采科研仪器领域。反应釜设计压力为0-10MPa，设计温度为268-288K，满足水合物生成并稳定存在的温度压力条件。半导体制冷元件通过上下两端对反应釜进行控温，反应釜由内外两管件组成，内管采用钛合金材质，外管采用聚酰亚胺材质，该套装置可放置于CT设备的载物台，并原位生成水合物，通过CT设备的三维成像，能够可视化研究水合物的生成与分解特性。但是，该专利存在以下缺陷：1、由于反应温度低，视窗上易蒙上一层水雾，影响观察；2、反应在低温高压下进行，条件不易控制；3、不能多方位观测水合物生成与分解特性；4、设备较为昂贵，不能普遍的应用于水合物的生成和分解特性研究。

中国专利文献CN102141560A公开了一种可视化气体水合物实验装置，包括：反应器，分为数段，每段带有视窗，并且未带视窗的外壁上设置有水夹套，底部设有进料口；稳流供气系统、稳流供液系统，分别向反应器以恒定速度通入气体和溶液；温度控制系统，控制通入反应器前的气体、溶液，以及每段水夹套的温度；稳压排气系统，用于反应器排气，控制反应器中的压力恒定；取样分析系统，从反应器中取样并进行成分分析；数据采集与处理系统，采集稳流供气系统、稳流供液系统、反应器、温度控制系统的各项数据并进行分析。但是，设备较为昂贵，且为了实现低温高压反应条件，装置较复杂、危险，不能普遍的应用于水合物的生成和分解特性研究。另外该设备是通过CT扫描三维成像，对水合物的生长及分解特性的观察不够清晰。

有些水合物如环戊烷能在大气压条件下形成水合物，这消除了环境压力的限制，使得水合物晶体实验更自由。另外，环戊烷水合物为II型结构水合物，管道中生成的水合物也多为II型水合物。并且，环戊烷水合物平衡结晶温度为7.7℃，可以研究0-7.7℃范围内水合物晶体生长形态变化，温度范围较大。因此，常用这类水合物研究水合物晶体的生长形态。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于多方位观测水合物生成与分解的可视化装置；

本发明还提供了多方位观测水合物生成与分解的方法；