[发明专利]固态流化开采条件下水合物分解量实验方法

说明书

本发明公开了固态流化开采条件下水合物分解量的实验设备及方法，包括管输系统、控制系统和数据采集分析系统；其中管输系统包括制备釜，制备釜出口连接循环泵入口，循环泵出口连接输送管线，输送管线另一端连接循环泵入口；所述输送管线还连接调压器出口和真空泵出口；所述输送管线表面还包裹有加热套。本发明的有益效果是，该实验装置设定相关参数后能自动采集参数并且绘制水合物分解量随海水深度变化的分解图版；该实验装置循环使用水合物浆体，减少了水合物浆体试样的消耗；且每次直接在上次实验的水合物浆体基础上加热，需要加热的时间和能量消耗更低。

技术领域

本发明涉及一种基于固态流化开采条件下水合物实验装置及其实验方法领域，尤其是涉及一种基于固态流化开采条件下水合物分解量实验设备及方法。

背景技术

天然气水合物是由水和天然气在高压、低温环境下生成的非化学计量性笼状晶体，是一种高密度、高热值的非常规能源，天然气水合物（以下简称水合物）作为一种新型的清洁能源一直备受关注，据估计，陆地上20.7%和深水海底90%的地区具有形成水合物的有利条件，其中海洋水合物储量巨大，保守估计总量达2.83×10¹⁵m³，约为陆地资源量的100倍，它被认为是21世纪最有潜力的替代能源。国土资源部等部门勘探初步圈定我国南海11个潜在水合物的水合物资源量约680×10⁸t。

针对深海非成岩水合物，周守为院士在“深海海底浅层非成岩地层天然气水合物的绿色开采系统”发明专利中提出了固态流化开采的技术思路，利用水合物在海底温度和压力相对稳定的条件下，采用采掘设备以固态形式开发水合物矿体，将含有水合物的沉积物粉碎成细小颗粒后，再与海水混合，采用封闭管道输送至海洋平台，尔后将其在海上平台进行后期处理和加工。该开采方法最大优势在于不改变水合物矿层的温度和压力，不破坏下部空隙性储层水合物，从而避免水合物在海底分解带来的一系列工程地质灾害，同时避免了因水合物大量溢出而引起的海面行船威胁和大气温室效应，该方法优势之二是立管内水合物分解的气体膨胀做功能够降低输送能耗，优势之三是固态流化开采的开采效率取决于机械采掘速度和水合物颗粒分解速率，相比与已有开采方法水合物颗粒分解速率快的多，因此该方法开采效率高的多，具有很好的应用前景。在固态流化开采模拟实验过程中，天然气水合物浆体在管道流动过程中随着温度、压力的改变导致水合物浆体的相含量随之发生改变。因此在固态流化开采模拟实验过程中，在线监测天然气水合物浆体的相含量是研究天然气水合物浆体相态变化、浆体内水合物颗粒分解速率等与温度、压力之间的关系的重要手段，但现有设备中暂无有效在线监测含气、液、固（大颗粒）三相的相态变化的装置，迫切需要一种基于固态流化开采方法条件下天然气水合物分解量的测量方法对管道内各种介质的相含量进行在线精准测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种参数结构简单、操作简单和自动化控制的固态流化开采方法条件下天然气水合物分解量的实验装置，同时通过该实验装置的实验方法能够模拟水合物分解量随海水深度上升的分解图版。

本发明采用的技术方案如下：固态流化开采条件下水合物分解量实验设备，包括：

管输系统，其包括制备釜，制备釜出口连接循环泵入口，循环泵出口连接输送管线，输送管线另一端连接循环泵入口；所述输送管线还连接调压器出口和真空泵出口；所述输送管线表面还包裹有加热套。

进一步地，所述实验设备还包括：

控制系统，其包括控制电柜，控制电柜连接并用于开闭真空泵、调压器、循环泵和或温度补偿控制仪；

数据采集分析系统，其包括计算机，计算机连接压力变送器、第一温度变送器、第二温度变送器和电阻层析成像仪；所述计算机连接控制电柜；所述压力变送器、第一温度变送器、第二温度变送器和电阻层析成像仪安装在输送管线上；所述计算机还用于设置输送管线内流体的设定温度和设定压力，并与采集到的对应数据相比对来输出指令来命令控制电柜的动作。