[发明专利]一种水合物固态流化开采模拟高压可视化监测装置

说明书

本发明涉及一种水合物固态流化开采模拟高压可视化监测装置，由制备釜5、循环泵7、制冷管34、调压器10、辅助管道33、真空泵9、高压可视化监测管组30、图像采集分析仪31、计算机1、控制柜2组成，所述制备釜出口连接第一阀门，第二阀门通过循环泵连接制冷管；第三阀门分别与调压器及第四阀门连接，调压器通过辅助管道连接高压可视化监测管组，第四阀门连接真空泵；可视化监测管组包括金属保护筒体、有机可视管、法兰、密封圈、可视窗口、刻度尺；所述计算机、控制柜连接压力传感器、温度传感器、图像采集分析仪等。本发明能够对模拟开采过程的流速、流态、相含量、压力及温度参数实时监测、采集及存储，为研究天然气水合物流动规律提供保障。

技术领域

本发明涉及一种高压可视化监测管道，特别是涉及一种水合物固态流化开采模拟高压可视化监测装置。

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，水合物主要分布在陆地永久冻土区和海洋深水环境，总量达到7.6×10¹⁸m³，碳含量相当于全球已探明化石能源（包括煤、石油和常规天然气等）含碳总量的2倍，其中海洋天然气水合资源量约为陆地冻土带资源量的一百倍，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新能源。

目前天然气水合物开采方式包括降压法、注热法、注化学试剂法及固态流化开采方法等，其中，固态流化开采是有望解决世界海洋浅层非成岩水合物合理开发的革命性技术之一。固态流化开采的技术思路是：利用水合物在海底温度和压力相对稳定的条件下，采用采掘装置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。随着天然气水合物固态流化开采相关研究的深入，与之配套实验装置的研发显得尤为重要。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，此外，由于流体流速及相含量发生变化，流体在管道内的流体流态也在发生变化，因此，在固态流化开采模拟实验过程中相含量监测及流体流态研究是现阶段科技攻关的重点，但现有技术中缺乏能够有效监测相含量及流体流态变化规律的高压装置，导致无法通过高压可视化管道对相含量及流体变化规律进行深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水合物固态流化开采模拟高压可视化监测装置，该装置原理可靠，操作简便，能够对模拟开采过程的流速、流态、相含量、压力及温度参数进行实时监测、采集及存储，为天然气水合物流动规律的研究提供有力保障。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种水合物固态流化开采模拟高压可视化监测装置，包括管道流动模拟子系统、高压可视管道监测子系统、数据采集及控制子系统。

所述管道流动模拟子系统包括制备釜、第一阀门、第二阀门、循环泵、制冷管、制冷控制机组、第三阀门、调压器、辅助管道、管道加热器、第四阀门、真空泵。

所述制备釜出口连接第一阀门，第一阀门分别与第二阀门及第三阀门连接，第二阀门通过循环泵连接制冷管，制冷管连接制冷控制机组；制冷管两端分别有第一压力传感器、第一温度传感器及第二温度传感器、第二压力传感器；第三阀门分别与调压器及第四阀门连接，调压器通过辅助管道连接可视管组，管道加热器安装在辅助管道上，第四阀门连接真空泵。

所述高压可视管道监测子系统包括高压可视化监测管组、温度传感器组、压力传感器组、图像采集分析仪等。