[发明专利]水合物开发模拟系统及水合物驱替模拟系统

说明书

本发明公开了水合物开发模拟系统及水合物驱替模拟系统，其中包括以下结构器材：恒温箱、供气供液及流量计量单元、反应釜，低温储罐与中间容器，整体为以下步骤：所述恒温箱是系统来提供水合物生成及储罐试验所需的温度，并模拟实际的生产作业中的环境温度，所提供的温度范围是：‑40℃—80℃，控温精度：±1℃。本工艺通过搅拌可以加速水合物的生成并观察动态环境中水合物的生成特性，通过温度和压力传感器检测生成过程中水合物所表现出的性质，通过玻璃视窗可以观察水合物的生成过程并进行拍照；通过多支温度传感器检测在水合物的分解过程中温度场的变化，以及水合物在不同压力和温度的影响下，分解过程中所表现出的不同特性。

技术领域

本发明涉及水合物开发技术领域，具体为水合物开发模拟系统及水合物驱替模拟系统。

背景技术

随着油气资源的巨大消耗，人类在21世纪后期将面临油气资源的枯竭，寻求洁净高效的新能源成为科技工作者的迫切任务，为此，近30年来，世界各国相继投入大量的资金和人力开展新能源的研究，目前，天然气水合物即被认为是一种未来的优质、洁净能源，其蕴藏量约为现有地球化石燃料(石油、天然气和煤)总碳量的2倍，它将在21世纪成为人类最重要的能源，天然气水合物作为一种潜在的能源具有广阔的前景和发展空间，对缓解人类面临的能源枯竭危机具有举足轻重的作用，因此，开发和利用天然气水合物资源势在必行。

但是，天然气水合物仅仅在低温和高压状态下才能稳定存在，同自然环境条件处于十分敏感的平衡之中，当赋存条件因种种原因(如气候变化、构造活动、地震、火山甚至人为开采等)发生变化时往往能够导致气体水合物的失稳和释放，从而有可能造成海洋地质灾害或影响全球(候变化，引发强烈的环境效应，因此，世界各国对天然气水合物的研究开发持以非常谨慎的态度，在研究它的资源前景的同时，研究它的地质灾害，防止并尽可能减少天然气水合物开发利用造成的环境影响，本方案目的在于设计一套模拟的作业系统，使其可以进行天然气水合物的生成、分解、模拟开采等测试实验，从而便于进一步研究天然气水合物在开采和使用过程中的若干问题，以更好的满足开发需求。

发明内容

本发明的目的在于提供水合物开发模拟系统及水合物驱替模拟系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

水合物开发模拟系统及水合物驱替模拟系统，其中包括以下结构器材：恒温箱、供气供液及流量计量单元、反应釜，低温储罐与中间容器，整体为以下步骤：

步骤一：所述恒温箱是系统来提供水合物生成及储罐试验所需的温度，并模拟实际的生产作业中的环境温度，所提供的温度范围是：-40℃—80℃，控温精度：±1℃；

步骤二：所述供气、供液及流量计量单元包括天然气罐、高压减压器、平流泵、压力控制单元、气体流量控制器、气体流量显示仪，供气、供液及流量计量单元用于试验过程中提供所需要的定量的天然气、水的供给，由天然气罐提供一压力的气源，经高压减压器减压后，通过气体流量控制器，由压力控制单元供给模拟系统所需的天然气，并且液体是由平流泵提供压力源，用以将液体注入系统流程；

步骤三：所述低温储罐内设置多支温度传感器，建立一个平面温度检测场，检测在水合物的分解过程中平面温度场的变化；

步骤四：开发中，在平流泵和反应釜之间设计一个中间容器，将动力液和工作液分隔开，用以向反应釜中注入各种不同的反应溶液。

步骤五：所述反应釜在注入一定量的水和天然气并达到一定的压力后，经过恒温箱调节到合适温度，即可生成水合物。

进一步，所述反应釜内设有照明及摄像装置，照明及摄像装通过光纤和玻璃视窗对反应釜内部进行照明，并用摄像头对反应釜内部的现象进行直观的观察和记录。

进一步，所述系统在模拟过程中的压力、温度、流量等信号变换成电压、电流信号，通过微机采集并保存，系统设置有可燃气体报警器装置，保证系统的安全运行。