[发明专利]一种天然气水合物注热-置换联合模拟开采装置及方法

说明书

本发明提供了一种天然气水合物注热‑置换联合模拟开采装置及方法。所述装置包括：置换气体气瓶(1)、CH₄气瓶(25)、第一气体流量计(3)、第二气体流量计(17)、加热器(4)、控温装置(13)、反应釜(11)、数据采集仪(15)和计算机(16)；反应釜(11)设置在控温装置(13)中以通过控温装置来对反应容器内的温度进行控制，所述置换气体气瓶(1)、第一气体流量计(3)、加热器(4)和反应釜(11)通过第一管路(26)顺序连接，CH₄气瓶(25)、第二气体流量计(17)和反应釜(11)通过第二管路(27)顺序连接，所述数据采集仪(15)分别与反应釜(11)和计算机(16)电连接。

技术领域

本发明涉及天然气水合物的开发领域，具体的说，本发明涉及一种天然气水合物注热-置换联合模拟开采装置及方法。

背景技术

天然气水合物作为是一种清洁的能源资源，其碳含量相当于世界各地的常规化石燃料总和的2倍。在能源紧缺的今天，开采天然气水合物具有重要的经济和环境利益，目前传统的天然气开采方法主要有降压法、注热法，化学试剂法或联合以上两种方法。相对于单一的开采方法，联合开采法能在一定程度上有利于天然气水合物的开采。

现有的联合开采天然气水合物的方法主要有注热+降压法、置换+降压法、注热+化学试剂法、降压+化学试剂法等。其中置换法作为单一开采法中封存气体同时开采能源的优质方法，但其置换效率低，而注热法起效快、成本高，结合两者进行联合开采，能提高置换开采效率。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种天然气水合物注热-置换联合模拟开采装置；本发明的装置实现了在生成水合物的基础上，进行置换气体辅热置换开采水合物，提高置换速率和置换率，操作简易、结构简明、成本低。

本发明的另一目的在于提供一种天然气水合物注热-置换联合开采方法。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种天然气水合物注热-置换联合模拟开采装置，其中，所述装置包括：置换气体气瓶1、CH₄气瓶25、第一气体流量计3、第二气体流量计17、加热器4、控温装置13、反应釜11、数据采集仪15和计算机 16；反应釜11设置在控温装置13中以通过控温装置来对反应容器内的温度进行控制，所述置换气体气瓶1、第一气体流量计3、加热器4和反应釜11通过第一管路26顺序连接，CH₄气瓶25、第二气体流量计17和反应釜11通过第二管路27顺序连接，所述数据采集仪15分别与反应釜11和计算机16电连接。

根据本发明一些具体实施方案，其中，第二气体流量计17为湿式气体流量计。

根据本发明一些具体实施方案，其中，控温装置13为恒温水槽。

根据本发明一些具体实施方案，其中，加热器4为空气加热器。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述反应釜11包括釜体29、设置于釜体 29顶部的釜盖28、位于釜盖28上的气体进出口9、置于釜体29底部的出砂口14；所述釜盖28上设置接至釜体29内腔的压力检测接口26和温度检测接口27，盘管12 通过气体进出口9伸入釜体29内腔。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述釜盖和釜体通过螺纹或法兰相连接。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述反应釜11还包括设置在釜体29底部用于支撑釜体29的支架30。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述反应釜11还包括与压力检测接口26 电连接的压力传感器18和设置在温度检测接口27的温度传感器10；所述压力传感器18和温度传感器10分别与数据采集仪15电连接。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述盘管12的高度为反应釜内腔高度的 1/4-1/2；直径为反应釜内腔直径的0.25-0.75；盘管螺旋直径为反应釜内直径的 0.25-0.75倍。