[发明专利]三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置及方法

权利要求书

1.一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置，其特征在于，包括气体供应系统、水合物反应系统、气水回收系统和数据采集系统；

所述气体供应系统包括气瓶、减压阀、第一阀门和缓冲罐；所述气瓶的出口处设置有减压阀，气瓶通过管路和缓冲罐相连，第一阀门设置在减压阀和缓冲罐之间的管路上；

所述水合物反应系统包括恒温反应室和反应装置，反应装置设置多个微型反应釜，微型反应釜在连接管路上并联设置，微型反应釜两端的管路上设置有阀门；所述微型反应釜设置有密封盖，试件放置在微型反应釜内，微型反应釜还设置有三轴应力加载机构，密封盖上设置有进气口和出气口；

所述气水回收系统包括背压阀、背压容器、气水分离装置、称重装置和气体收集器，背压阀和反应装置的出气管路相连，背压阀分别与背压容器和气水分离装置相连，气水分离装置分别与称重装置和气体收集器相连；

所述数据采集系统包括气压表、温度计、流量计和监测计算机。

2.根据权利要求1所述的一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置，其特征在于，所述缓冲罐、微型反应釜和气水回收系统均设置在恒温反应室内。

3.根据权利要求1所述的一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置，其特征在于，所述微型反应釜设置有5个，所述缓冲罐通过5条管路分别与第一微型反应釜、第二微型反应釜、第三微型反应釜、第四微型反应釜和第五微型反应釜相连。

4.根据权利要求3所述的一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置，其特征在于，所述第一微型反应釜的进气管路上设置有第二阀门，出气管路上设置有第三阀门；所述第二微型反应釜的进气管路上设置有第四阀门，出气管路上设置有第五阀门；所述第三微型反应釜的进气管路上设置有第六阀门，出气管路上设置有第七阀门；所述第四微型反应釜的进气管路上设置有第八阀门，出气管路上设置有第九阀门；所述第五微型反应釜的进气管路上设置有第十阀门，出气管路上设置有第十一阀门。

5.根据权利要求1所述的一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置，其特征在于，所述第一阀门和缓冲罐之间的管路上设置有第一气压表，所述反应装置和背压阀之间的管路上设置有第二气压表。

6.根据权利要求1所述的一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置，其特征在于，所述密封盖上还设置有密封圈和密封螺母，所述微型反应釜包括微型反应釜体和反应釜外框架，微型反应釜体被密封盖严密密封。

7.一种三轴应力下多饱和度水合物合成试验方法，利用权利要求1至6任一项所述的一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置，其特征在于，步骤包括：

步骤A1：组装实验装置，并检查装置气密性，关闭所有阀门，调整恒温反应室内的温度降低至水合物合成温度；

步骤A2：制作多孔介质试件，根据不同饱和度预先使多孔介质试件饱和不同量的水；

步骤A3：分别将不同水饱和度的多孔介质试件置于微型反应釜中，旋紧密封螺母，并施加三轴压力，打开微型反应釜进气管路上的阀门；

步骤A4：打开第一阀门，开始向微型反应釜体内注入气体，用降压阀控制气体压力大于该温度下水合物的相平衡压力，第一气体压力表显示稳定后，关闭第一阀门，静置36h以上；

步骤A5：待第一气体压力表显示压力不再变化后，多孔介质中气体和水完全反应，在多孔介质试件中合成了不同饱和度的水合物。

8.一种三轴应力下多饱和度水合物分解试验方法，利用权利要求7所述的一种三轴应力下多饱和度水合物合成试验方法中得到的不同饱和度的水合物，其特征在于，步骤包括：

步骤B1：步骤A5完成后，关闭微型反应釜进气管路上的阀门；

步骤B2：调整背压阀压力至水合物相平衡压力以下，单独打开微型反应釜出气管路上的任一阀门；

步骤B3：调整微型反应釜的三轴应力加载机构进行加压或者卸压；

步骤B4：水合物开始分解，称重装置和气体收集器的监测数据保持稳定，分解完成；

步骤B5：重复步骤B2至B4，对不同饱和度的水合物的试件分别进行自分解实验；

步骤B6：通过监测计算机记录气压、温度和流量的监测数据。