[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

说明书

本发明提供了一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置及方法，涉及室内试验测试技术领域，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，气体供应系统用于提供气源并控制进气压力，水合物反应系统包括反应装置，气体供应系统连接管路分别与多个反应装置相连，反应装置包括多个微型反应釜，在反应釜内完成水合物的合成和分解试验，气水回收系统包括背压阀、气水分离器和背压容器，用于分类收集气体和水，数据采集系统监测温度、压力、流量和时间等数据，以及利用该装置进行试验的方法。该装置解决了测试不同饱和度水合物合成、分解需要分别试验，试验周期长的技术问题，还具有结构简单，操作方便等优点。

技术领域

本发明涉及室内试验测试技术领域，尤其是三轴应力下多饱和度的水合物合成、分解试验装置，以及利用该装置进行水合物合成和分解试验的方法。

背景技术

甲烷水合物，又被称作“可燃冰”，是一种储量高、能量密度大的新型能源，具有极高的资源价值，是油气工业界长期研究热点。但是由于天然气水合物开采过程中存在相变过程，且原位天然气水合物沉积物岩心获取困难，天然气水合物的基础研究面临巨大的挑战。

甲烷水合物开采的基本思路是采用降压、注热、气体置换或注入抑制剂等方法人为打破其相平衡条件，使其分解，但是由于水合物的不稳定性，原位水合物岩心的获取比较困难，科研工作者实验研究的第一步是在室内先合成水合物，再研究其分解过程。因此，水合物生成动力学和分解动力学的研究在水合物开采领域起着十分重要的作用。在进行水合物分解动力学实验研究的过程中，由于水合物合成速度较慢，目前实验设备使用的反应釜一次实验过程只能合成一个饱和度标准的水合物，导致不同饱和度的水合物合成分解试验，整个实验周期较长，无法高效的对水合物的生成和分解动力学进行研究，需要对现有的室内试验设备及水合物合成、分解试验方法做进一步的改进。

发明内容

为解决测试不同饱和度水合物合成、分解需要分别试验，试验周期长的技术问题，本发明提供了一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置及方法，具体技术方案如下。

一种三轴应力下多饱和度水合物合成、分解试验装置，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；气体供应系统包括气瓶、减压阀、第一阀门和缓冲罐；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；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；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；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；数据采集系统包括气压表、温度计、流量计和监测计算机。

优选的是，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。

优选的是，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。

进一步优选的是，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。

还优选的是，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。

还优选的是，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