[实用新型]评价CO2/N2置换法开采水合物时井筒出砂与防砂的装置

权利要求书

1.评价CO₂/N₂置换法开采水合物时井筒出砂与防砂的装置，包括高压反应釜、注气注液系统、温度控制系统、气液固分离系统、压力控制系统和数据采集系统，其特征在于：

所述高压反应釜包括反应釜本体、顶盖和底盖，高压反应釜中部安装有贯穿其底盖的刚性管，刚性管为竖直状态，用于模拟进行水合物开采的竖直井筒，所述反应釜本体的侧壁上设有注气注液口；

所述注气注液系统分为注气分路和注液分路，注气分路又分为CH₄注气分路、CO₂注气分路和N₂注气分路，CH₄注气分路包括通过高压管线依次连接的CH₄气瓶、第一阀门，CO₂注气分路包括通过高压管线依次连接的CO₂气瓶、第二阀门、第三阀门、第一调压阀、第一气体流量计，N₂注气分路包括通过高压管线依次连接的N₂气瓶、第四阀门、第二调压阀、第二气体流量计，CH₄注气分路、CO₂注气分路、N₂注气分路三者汇合后，通过高压管线与缓冲罐、第五阀门、第三调压阀、第三气体流量计依次连接，缓冲罐上连接有压力表，通过控制第一调压阀、第一气体流量计、第二调压阀、第二气体流量计，配置不同比例CO₂/N₂混合气作为置换气体，注液分路包括通过高压管线依次连接的第六阀门、CO₂液化器、第七阀门、液体储槽、平流泵、第八阀门，注液分路一端与CO₂注气分路中第二阀门与第三阀门之间的高压管线连通，注液分路另一端与注气分路并线后接入注气注液口；

所述温度控制系统包括高低温恒温箱和循环恒温水浴以及水夹套，所述高压反应釜设置在高低温恒温箱内，使刚性管的一端位于高压反应釜内，刚性管的另一端位于高低温恒温箱内，刚性管位于高压反应釜内部分等间距开孔且外层安装有防砂筛网，高低温恒温箱用于控制高压反应釜内的温度，从而模拟海底以及陆地冻土区水合物储层的温度环境，所述液体储槽外包裹水夹套，循环恒温水浴通过冷却管接入水夹套，从而控制液体储槽内液体温度；

所述气液固分离系统分为气液态分离分路和固态分离分路，气液态分离分路包括气液分离器、第十一阀门、集水罐、干燥筒、气相色谱仪、第十三阀门、第十二阀门、第四气体流量计、集气瓶，气液分离器、干燥筒、第十二阀门、第四气体流量计、集气瓶通过高压管线依次连接且气液分离器一端接入刚性管位于高低温恒温箱内部分，气液分离器、第十一阀门、集水罐通过高压管线依次连接，气相色谱仪与第十三阀门通过高压管线依次连接且第十三阀门一端接入干燥筒与第十二阀门之间的高压管线，从而实现产气组分的实时测量，固态分离分路包括第一截止阀、第二截止阀、取砂器，取砂器与刚性管位于高低温恒温箱内部分的端点连接，第一截止阀、第二截止阀依次设置在刚性管上气液态分离分路与刚性管连接处与取砂器之间；

所述压力控制系统分为轴压控制系统、孔压控制系统和回压控制系统，轴压控制系统包括通过高压管线依次连接的蒸馏水罐、轴压泵、第九阀门、活塞，活塞设置在高压反应釜内，孔压控制系统包括第三调压阀、第三气体流量，第三调压阀、第三气体流量依次设置在注气分路上第五阀门之后的高压管线上，第三调压阀与第三气体流量计配合控制高压反应釜内的孔压，回压控制系统包括第十阀门、回压阀，第十阀门、回压阀依次设置在气液态分离分路上气液分离器之前的高压管线上且第十阀门、回压阀均位于高低温恒温箱外；

所述数据采集系统包括三个温度传感器、七个压力传感器、位移传感器、CH₄传感器、CO₂传感器、两个TDR信号探针、TDR信号采集器、高速摄像头以及计算机，三个温度传感器设置在反应釜本体侧壁上并接入高压反应釜内，其一压力传感器设置在反应釜本体侧壁上并接入反应釜本体侧壁的环空中，其一压力传感器连接在刚性管贯穿底盖处下方并接入刚性管内，其二压力传感器设置在反应釜本体侧壁上并接入高压反应釜内，其一压力传感器连接在第四气体流量计与集气瓶之间的高压管线上，其一压力传感器连接在CH₄注气分路、CO₂注气分路、N₂注气分路三者汇合处与缓冲罐之间的高压管线上，其一压力传感器连接在第九阀门与活塞之间的高压管线上，位移传感器连接在活塞上，CH₄传感器、CO₂传感器均设置在反应釜本体侧壁上并接入高压反应釜内，三个温度传感器、七个压力传感器、位移传感器、CH₄传感器、CO₂传感器均通过数据采集信号线接入计算机，两个TDR信号探针设置在高压反应釜内刚性管的两侧，两个TDR信号探针均通过数据采集信号线接入TDR信号采集器，TDR信号采集器通过数据采集信号线接入计算机，所述刚性管位于高低温恒温箱内部分设有高压玻璃可视化窗口，高速摄像头设置在高压玻璃可视化窗口外，高速摄像头通过数据采集信号线接入计算机。