[发明专利]一种超临界CO2

说明书

一种超临界CO2置换开采CH4水合物的实验装置及使用方法。该实验装置包括CH₄水合物生成系统，超临界CO₂生成系统、反应釜主体装置、温度控制系统、数据采集系统、气样分析系统和混合气回收系统。该方法在所述超临界CO₂生成系统中利用CO₂循环加热装置，生成高温超临界CO₂并注入生成CH₄水合物的反应釜中实现开采回收CH₄。通过气样分析系统，从反应釜底部出料口流出的流体，在取样器内膨胀气化后，经过气相色谱分析得到组分情况，并计算得到CH₄的置换回收率。采用该方法开采CH₄水合物，甲烷置换率更高；实验操作简单；同时分离CH₄和CO₂，经济环保。

技术领域

本发明涉及一种天然气水合物的开采领域，具体涉及超临界CO₂置换开采CH₄水合物的实验装置及方法。

背景技术

天然气水合物是地球上储量最丰富的非常规能源，其主要埋藏在海底沉积物和陆地的永久冻土层中，针对天然气水合物藏高压低温和低孔渗饱的储层特点，常见的开采方法包括热激法、降压法、注抑制剂法、CO₂置换法以及各种方法之间的联合开采法。

其中，CO₂在置换开采CH₄的同时，可以生成CO₂水合物，从而维持沉积物结构和地层整体的稳定性，从而实现了天然气开采、温室气体埋存和防止地质失稳的三重作用。但是，目前CO₂置换开采CH₄水合物仍处于实验室研究阶段，且绝大多数研究采用气态CO₂作为置换介质，由于气态CO₂传质受阻大，渗透性差，导致CH₄置换开采的速率慢，置换率低。

针对以上气态CO₂置换开采CH₄水合物的问题，本发明一种超临界CO₂置换开采CH₄水合物的实验装置和方法。由于超临界CO₂具有极强的渗透性，可以充分与CH₄水合物接触，从而增大CO₂与CH₄水合物的接触面积，提高CO₂对CH₄的置换率。同时超临界CO₂可以带来一部分热量，供CH₄水合物吸热分解，进一步提高CH₄的置换率。开采出的CO₂/CH₄混合气经过膜分离组件，分离得到CH₄和CO₂，具有操作简单，经济环保的优点。

发明内容

针对气态CO₂置换开采CH₄水合物的置换速率和置换率低的问题，本发明提供了一种超临界CO₂置换开采CH₄水合物的实验装置和方法。

本发明采用以下技术方案实现：

一种超临界CO₂置换开采CH₄水合物的实验装置，包括CH₄水合物生成系统，超临界CO₂生成系统、反应釜主体装置、温度控制系统以及气样分析系统；所述CH₄水合物生成系统包括CH₄气瓶、第一三通阀和真空泵；

所述超临界CO₂生成系统包括CO₂气瓶、CO₂加热装置、CO₂加热管线、缓冲罐、活塞釜、CO₂平流泵和岩棉管保温材料；

所述反应釜主体装置，其上部法兰开有三个进料口，内部装有一根伸至釜底端的不锈钢鼓泡管，底部开有一个出料口；