[发明专利]超重力条件下的天然气水合物热激法开采模拟装置

权利要求书

1.一种超重力条件下的天然气水合物热激法开采模拟装置，其特征在于：包括高压反应器（1）、液压油站（18）、汇流板（31）、超重力水压控制模块、超重力热激模块、超重力气液分离模块、釜体温控模块、数据采集箱（28）和计算机（29）；液压油站（18）连接到汇流板（31）后分为两路，两路分别经超重力水压控制模块、超重力热激模块连接到高压反应器（1）；超重力气液分离模块直接连接到高压反应器（1）；釜体温控模块连接到高压反应器（1）；高压反应器（1）、数据采集箱（28）、超重力水压控制模块、超重力热激模块和超重力气液分离模块均置于超重力离心机空调室（36）内的超重力离心机上，液压油站（18）、计算机（29）和釜体温控模块置于超重力离心机空调室（36）外；高压反应器（1）、超重力水压控制模块、超重力热激模块、超重力气液分离模块和釜体温控模块中的传感器均连接数据采集箱（28）；

所述高压反应器（1）是一个圆柱形不锈钢反应釜；高压反应器（1）的内腔作为三维腔体（4），三维腔体（4）内置有天然气水合物沉积模型和上覆水层；高压反应器（1）顶部设有模拟井入口，模拟井通过模拟井入口伸入三维腔体（4）中并伸入到底部；高压反应器（1）顶部设有一个液体入口、一个热液入口和一个安全阀接口，安全阀接口经安全阀（6）外界大气相通，模拟井上端口为模拟井井口；

所述三维腔体（4）加入土层后，通过液体入口注入液体并加压，形成上覆水层，继而向土层中注入甲烷气，在常重力环境下形成天然气水合物沉积模型；高压反应器（1）设置温度测量接口、总压力测量接口、孔隙压力测量接口、压电陶瓷弯曲元测量接口和时域反射测量接口；温度测量接口、总压力测量接口、孔隙压力测量接口、压电陶瓷弯曲元测量接口和时域反射测量接口可分别连接安装孔隙压力传感器（23）、总压力传感器（24）、温度传感器（25）、压电陶瓷弯曲元（26）和时域反射探针（27）；孔隙压力传感器（23）、总压力传感器（24）和温度传感器（25）均安装于高压反应器（1）内部，温度测量接口、压力测量接口和孔隙压力测量接口用于将孔隙压力传感器（23）、总压力传感器（24）和温度传感器（25）的引线引出高压反应器（1）并连接到数据采集箱（28）；压电陶瓷弯曲元（26）和时域反射探针（27）均安装在高压反应器（1）的内壁上，压电陶瓷弯曲元（26）和时域反射探针（27）的引线通过压电陶瓷弯曲元测量接口和时域反射测量接口引出高压反应器（1）并连接到数据采集箱（28）。

2.根据权利要求1所述的超重力条件下的天然气水合物热激法开采模拟装置，其特征在于：所述的液压油站（18）和汇流板（31）之间通过油路离心机旋转接头（30）连接。

3.根据权利要求1所述的超重力条件下的天然气水合物热激法开采模拟装置，其特征在于：所述超重力水压控制模块包括水压电液伺服阀（5）和水压伺服增压器（7）；汇流板（31）输出的其中一路经水压电液伺服阀（5）与水压伺服增压器（7）连接，水压伺服增压器（7）输出端连接到高压反应器（1）的液体入口；所述超重力热激模块依次包括注热电液伺服阀（17）、工作液伺服增压器（19）和电加热器（16）；汇流板（31）输出的另一路经注热电液伺服阀（17）与工作液伺服增压器（19）连接，工作液伺服增压器（19）输出端经电加热器（16）连接到高压反应器（1）的热液入口；所述超重力气液分离模块包括采集管路、电控截止阀（32）、储液罐（33）和储气罐（34）；电控截止阀（32）与高压反应器（1）顶部模拟井入口连接；高压反应器（1）的顶部模拟井入口输出气液经电控截止阀（32）与储液罐（33）连接，储液罐（33）与储气罐（34）连接；储液罐（33）上装有磁性浮子液位计（35），储气罐（34）上装有总压力传感器（24）。

4.根据权利要求1所述的超重力条件下的天然气水合物热激法开采模拟装置，其特征在于：所述釜体温控模块包括制冷机组（20）、低温水浴箱（21）、制冷循环泵（22）和水浴夹套（3）；水浴夹套（3）套装在高压反应器（1）外侧壁体上并且与冷水进出口连接，制冷机组（20）和低温水浴箱（21）连接并提供冷水源，低温水浴箱（21）的输出端经制冷循环泵（22）连接到水浴夹套（3）的底部入口，水浴夹套（3）中部出口连接到低温水浴箱（21）的输入端。