[发明专利]一种用于大尺寸天然气水合物岩样的破碎系统

说明书

本发明涉及一种用于大尺寸天然气水合物岩样的破碎系统，主要由破碎搅拌控制子系统、破碎搅拌执行子系统及水合物制备子系统组成。本发明利用现代自动化技术实现了参数采集及实验流程的全自动化控制，不仅能够实现对大尺度天然气水合物岩样自动化破碎功能，而且可以对破碎过程中的钻压、扭矩、釡内压力及温度参数进行实时监测、采集及存储，为后续大尺度天然气水合物岩样破碎机理、破岩效率、钻进参数优化及破碎刀具破岩能力评价等方面研究提供了可靠的保障，为天然气水合物开采现场施工条件优化提供了必要的实验验证手段。

技术领域

本发明涉及大尺寸天然气水合物岩样破碎机理研究技术领域，特别是一种用于大尺寸天然气水合物岩样的破碎系统。

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物质，是一种高密度、高热值的非常规能源，主要分布于海洋及陆地永久冻土带沉积物中，其中海洋天然气水合资源量约为陆地冻土带的一百倍，海洋天然气水合物的开采备受关注，天然气水合物被普遍认为将是21世纪最有潜力的接替能源，同时也是目前尚未开发的储量最大的一种新能源。

在固态流化开采相关研究中，采掘设备对天然气水合物破碎机理研究是至关重要的一部分，破碎机理研究直接影响后续天然气水合物固态流化开采过程中的开采效率及开采成本，因此，天然气水合物破碎机理研究是天然气水合物固态流化开采相关研究不可或缺的一部分。自然界中的天然气水合物绝大部分以固态形式蕴藏于海底，开采难度很大。目前室内实验研究是探索海洋天然气水合物开采重要手段，通常在实验室内将水和天然气在高压、低温条件下在制备釜内合成天然气水合物，天然气水合物样品在制备釜内合成后以固态形式存储在制备釜中。但是如何将天然气水合物在高压、低温条件下进行破碎及破碎过程中相关参数如何采集是大尺度固态天然气水合物破岩样碎机理研究面临的重大技术难点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术不足，提供一种参数采集精度高、结构简单、性能可靠、操作方便、全自动化控制的用于大尺寸固态天然气水合物岩样的破碎系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于大尺寸天然气水合物岩样的破碎系统，包括破碎搅拌控制子系统、破碎搅拌执行子系统及水合物制备子系统；

所述破碎搅拌控制子系统包括液压站、控制电柜和计算机；

所述破碎搅拌执行子系统包括液压油缸、液压伸缩杆、筒体、连接块、滑块、电动机固定架、电动机、减速机、联轴器、轴向支撑架、轴承压板、止推轴承、动力短轴、万向节、扭拉压变送器上连接法兰、扭拉压变送器、扭拉压变送器下连接法兰、破碎轴扶正器、动密封压板、动密封件组合、制备釡密封圆盘、密封圈、破碎轴、制备釡、破碎刀具锁销、破碎刀具、大尺度天然气水合物岩样、液压进油管及液压出油管；

所述水合物制备子系统包括压力变送器、温度变送器、滑轨、海水入口阀门和水合物浆体出口阀门；

所述液压站通过液压进油管和液压出油管与液压油缸连接，所述液压油缸通过连接块固定设置在筒体顶端，所述液压油缸内固定设置有液压伸缩杆，所述筒体内壁设置有滑轨，所述电动机固定架上固定设置有滑块，所述滑块与滑轨滑动连接，所述电动机固定安装在电动机固定架上，所述电动机与减速机连接，所述液压伸缩杆下端延伸至筒体内部与电动机固定架固定连接，所述筒体底部设置有制备釜，所述大尺度天然气水合物岩样存储在制备釜内，所述减速机与联轴器连接，所述联轴器下端与动力短轴连接，所述轴向支撑架与电动机固定架固定连接，所述动力短轴安装在轴向支撑架上，所述动力短轴下端通过万向节上锁销与万向节连接，所述万向节下端通过万向节下锁销与扭拉压变送器上连接法兰连接，所述扭拉压变送器上连接法兰通过上连接螺栓与扭拉压变送器固定连接，所述扭拉压变送器通过下连接螺栓与扭拉压变送器下连接法兰相连接，所述破碎轴上端通过扭拉压变送器下锁销与扭拉压变送器下连接法兰连接，所述破碎轴下端延伸至制备釜内部，所述破碎轴通过破碎刀具锁销与破碎刀具固定连接，所述液压站、计算机、扭拉压变送器和电动机均与控制电柜连接。