[实用新型]强化微波加热开采天然气水合物的实验装置

说明书

本实用新型涉及天然气水合物开采领域，尤其是一种强化微波加热开采天然气水合物的实验装置。其反应釜放置在恒温控制系统内，反应釜内设有人造岩心，反应釜包括反应釜釜体和反应釜顶盖，反应釜顶盖上设有微波入口和流体进出口，微波入口与微波发生系统连接，流体进出口通过六通阀Ⅰ分别与天然气水合物生成系统、压裂液注入‑返排系统、天然气产出系统连接，人造岩心上钻有两个竖直孔道，两竖直孔道分别与反应釜顶盖上的微波入口、流体进出口相对应。其能够模拟磁性纳米流体压裂和压裂后微波加热开采天然气水合物的全过程，研究天然气水合物储层中压裂裂缝的展布规律和磁性金属纳米颗粒的运移、分布规律，分析磁性纳米颗粒辅助微波加热开采天然气水合物的效果。

技术领域

本实用新型涉及天然气水合物开采领域，尤其是一种强化微波加热开采天然气水合物的实验装置。

背景技术

当前能源短缺是困扰全球发展的重要问题，随着常规石油和天然气开采难度的增大，能源供需矛盾日益加重。特别是我国，石油对外依存度远超安全警戒线，已逼近70％，同时随着生态文明建设和绿色发展理念的深入，绿色清洁能源的需求逐步扩大，这都需要探索发现新的替代能源。天然气水合物是近些年热门的新型绿色能源，它具有以下特点：(1)分布范围广，世界上绝大部分海域可能都有分布；(2)资源量巨大，据估计能够至少满足人类使用 1000年；(3)能量密度高，1升水合物固体中含有168升天然气。因此，天然气水合物被认为是21世纪理想的替代能源，大力开展天然气水合物开发与应用方面研究对保障我国能源安全、提升全球竞争力具有重要意义。

目前在世界范围内天然气水合物的开发处于试采水平，现有技术尚不能满足大规模商业化开采，我国是为数不多的具有天然气水合物试采经验的国家。目前天然气水合物的开采方法主要有降压法、热激法、注化学抑制剂法和CO₂置换法，降压法是最简单的方法，但开采过程中热量供应不足，水合物储能渗流条件差，存在产能不足等问题；热激法虽然在理论上能够促使水合物快速分解，但面临注入过程中热损失巨大导致开采效率较低的问题；注化学抑制剂的成本太高，不适合工业化应用；CO₂置换法虽然能够保持地层稳定性，但如何提高置换速率和置换效率还需进一步研究。综上所述，目前常规开采方法的问题主要是开采效率较低、天然气产能不足、经济效益较差，亟需经济高效的天然气水合物开采方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种强化微波加热开采天然气水合物的实验装置，其能够模拟磁性纳米流体压裂和压裂后微波加热开采天然气水合物的全过程，研究天然气水合物储层中压裂裂缝的展布规律和磁性金属纳米颗粒的运移、分布规律，分析磁性纳米颗粒辅助微波加热开采天然气水合物的效果，为磁性纳米流体压裂和微波加热联合开采方法由理论走向现场应用提供数据支撑。

本实用新型的技术方案是：一种强化微波加热开采天然气水合物的实验装置，包括反应釜，其中，还包括天然气水合物生成系统、压裂液注入-返排系统、微波发生系统、天然气产出系统和恒温控制系统，反应釜放置在恒温控制系统内，反应釜内设有人造岩心，反应釜包括反应釜釜体和反应釜顶盖，反应釜顶盖上设有微波入口和流体进出口，微波入口与微波发生系统连接，流体进出口通过六通阀Ⅰ分别与天然气水合物生成系统、压裂液注入-返排系统、天然气产出系统连接，人造岩心上钻有两个竖直孔道，两竖直孔道分别与反应釜顶盖上的微波入口、流体进出口相对应；

所述天然气水合物生成系统包括真空泵、六通阀Ⅱ、甲烷气瓶和水罐，真空泵与六通阀Ⅱ直接连接，甲烷气瓶依次连接气体流量计和增压泵Ⅱ后再与六通阀Ⅱ连接，水罐连接平流泵后再与六通阀Ⅱ连接，六通阀Ⅱ连接六通阀Ⅰ后实现天然气水合物生成系统与反应釜的连接；

所述压裂液注入-返排系统包括压裂液储罐、返排池和三通阀，压裂液储罐依次连接流量计Ⅰ、增压泵Ⅰ后再与三通阀连接，返排池连接流量计Ⅱ后再与三通阀连接，三通阀连接六通阀Ⅰ后实现压裂液注入-返排系统与反应釜的连接；