一種海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣水合物開采及其利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物是一種非化學計量的超分子籠狀化合物，Im3水合物可儲存160?ISOm3的天然氣，具有分布范圍廣、成藏規(guī)模大、儲能密度高的特點，被公認為是21世紀重要的替代能源。目前，基于傳統(tǒng)的注熱、降壓、注劑等開采方法的室內(nèi)模擬在全世界范圍內(nèi)展開。但天然氣水合物開采基本理論、潛在的安全風險、環(huán)境風險和成本風險尚未解決，技術(shù)瓶頸仍無根本突破。因此，研究天然氣水合物在管道中的流動和傳熱特性，對海洋天然氣水合物的開采具有戰(zhàn)略意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提供一種海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)。
[0004]—種海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，包括:天然氣水合物樣品大量快速制備模塊、天然氣水合物多尺度破碎及漿體保真轉(zhuǎn)移模塊、天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測及安全控制模塊4個模塊;其中，
[0005]所述天然氣水合物樣品大量快速制備模塊包括:氣體輸送管路、液體輸送管路、噴淋裝置、鼓泡裝置、攪拌裝置；
[0006]其中，所述氣體輸送管路用于將氣瓶中的氣體輸送至反應釜中；該管路由氣瓶的出口通過管路與反應釜底部的氣體入口 a連通；
[0007]所述液體輸送管路用于將水箱的水輸送至反應釜內(nèi)；該液體輸送管路由水箱的出口通過管路與反應釜液相入口 c連通，該在連通管路上設(shè)置有柱塞栗；
[0008]所述噴淋裝置包括:在反應釜的頂部設(shè)置有噴淋器，該噴淋器通過管路與反應釜液相入口 c連通，在該連通的管路上設(shè)置有液體循環(huán)栗；
[0009]所述鼓泡裝置包括在反應釜內(nèi)的底部設(shè)置有鼓泡器；
[0010]所述攪拌裝置在所述反應釜內(nèi)安裝有攪拌器，該攪拌器的攪拌粉碎槳采用推進槳葉形式，且在槳葉下方安裝有破碎牙錐；
[0011 ]所述天然氣水合物多尺度破碎及漿體保真轉(zhuǎn)移模塊包括:包括天然氣水合物混合相保真運移管路和水路兩部分;其中，所述天然氣水合物混合相保真運移管路由反應釜混合相出口 i通過管路與循環(huán)栗的入口連通;所述所述水路由水箱通過管路與循環(huán)栗的入口連通，該兩部分通過循環(huán)栗進一步混合后與天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊連接；
[0012]所述天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊包括垂直管輸回路、水平管輸回路及高壓透明可視管；
[0013]所述垂直管輸回路包括與循環(huán)栗的出口連通設(shè)置的垂直管路;所述水平管輸回路包括與循環(huán)栗的出口連通設(shè)置的水平管路;在所述垂直管輸回路、水平管輸回路上均設(shè)置有在線粒度測量儀、管道加熱器及高壓透明可視管；
[0014]所述數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測及安全控制模塊包括計算機，以及與計算機連接的電阻率測量點C、壓力測量點P、溫度測量點T、液位測量點L，單相、多相流體流量計量測量點F、電機參數(shù)測量點M。
[0015]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，所述氣體輸送管路包括用于將反應釜中未反應的氣體從反應釜上部的氣體出口 b通過氣體循環(huán)栗栗出并循環(huán)栗入反應釜底部的氣體入口 a的氣體旁路調(diào)節(jié)循環(huán)回路。
[0016]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，所述氣體旁路調(diào)節(jié)循環(huán)回路設(shè)置有一路用于保護氣體循環(huán)栗的氣體保護循環(huán)回路，該體保護循環(huán)回路由以下部件依次連接構(gòu)成:氣體循環(huán)栗出口、第二調(diào)節(jié)閥、第四壓力指示器、第四溫度指示器、第四調(diào)節(jié)閥、第一氣體流量計、第二壓力指示器、第二溫度指示器、氣體循環(huán)栗入口。
[0017]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，所述噴淋裝置包括一路用于保護液體循環(huán)栗的保護循環(huán)回路，該保護循環(huán)回路具體由以下部件依次連接構(gòu)成:液體循環(huán)栗出口、第七調(diào)節(jié)閥、第七溫度指示器、第十七壓力指示器、第一液體流量計、第九調(diào)節(jié)閥、第六溫度指示器、第十六壓力指示器、液體循環(huán)栗入口。
[0018]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，所述天然氣水合物樣品大量快速制備模塊包括用于使反應釜內(nèi)部的壓力處于恒定或者處于所需的壓力條件下的穩(wěn)壓管路;該穩(wěn)壓管路由液相管路和氣相管路2部分構(gòu)成；
[0019]其中，液相管路由水箱、柱塞栗、穩(wěn)壓緩沖罐底部的液相入口d、液相出口e、第二排水閥通過管路依次連接構(gòu)成；
[0020]所述氣相管路由氣瓶的出口、穩(wěn)壓緩沖罐上部的氣相入口f、穩(wěn)壓緩沖罐的氣相出口 g、反應釜底部的氣體入口 a通過管路依次連接構(gòu)成。
[0021]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，在所述穩(wěn)壓緩沖罐上還連接有真空栗。
[0022]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，所述天然氣水合物混合相保真運移管路還包括設(shè)置在反應釜混合相出口 i的濾網(wǎng)。
[0023]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，天然氣水合物多尺度破碎及漿體保真轉(zhuǎn)移模塊還包括一路壓力平衡檢測管路，該管路用于保證在天然氣水合物混合相與水在混合之前，天然氣水合物混合相保真運移管路、天然氣水合物漿體管輸管路和反應釜內(nèi)天然氣水合物大量快速制備后的壓力保持一致；
[0024]該壓力平衡檢測管路由穩(wěn)壓緩沖罐的出口e與天然氣水合物混合相保真運移管路和水路的交叉連接點連通構(gòu)成。
[0025]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，所述天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊還包括一路用于保護垂直管輸回路和水平管輸回路的保護管路，該管路由以下部件依次連接構(gòu)成:
[0026]循環(huán)栗出口、第十九壓力指示器、第十三調(diào)節(jié)閥、第十一調(diào)節(jié)閥、第三液體流量計、調(diào)壓器、循環(huán)入口。
[0027]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，在所述水平管輸回路與垂直管輸回路的交叉點上還連接有三相分離器。
[0028]本發(fā)明用于對天然氣水合物合成、分解、儲氣率、相平衡特性及其在管道中的流動阻力和傳熱特性進行研究，探索天然氣水合物大規(guī)模開采、儲運的方案，解決當前海洋天然氣水合物開采過程中理論缺乏，為海洋天然氣水合物的開采與運輸提供技術(shù)與理論支持，從而推進海洋天然氣水合物開采的工業(yè)化進程
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖2本發(fā)明數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測及安全控制模塊結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]如圖1及圖2所示，本發(fā)明提供了一種海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實驗回路系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天然氣水合物樣品大量快速制備模塊、天然氣水合物多尺度破碎及漿體保真轉(zhuǎn)移模塊、天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測及安全控制模塊4大模塊，其中:
[0033]天然氣水合物樣品大量快速制備模塊包括氣瓶118、反應釜115、水箱113、穩(wěn)壓緩沖罐117、氣體循環(huán)栗111、液體循環(huán)栗114、反應釜制冷機組123、穩(wěn)壓緩沖罐制冷機組120、液位計及多個截止閥、調(diào)節(jié)閥、流量計(氣、液)、溫度指示器、壓力指示器;所述反應釜115底部設(shè)有鼓泡器122，其下部開設(shè)有氣相入口 a通過氣體循環(huán)栗111與氣瓶118連接，反應釜115上部設(shè)有噴淋器1151并通過液體循環(huán)栗114及液體循環(huán)管路與水箱113連接，其反應釜115內(nèi)部還設(shè)有攪拌器119，反應釜115上部還設(shè)有氣相出口 b與氣體循環(huán)栗111和氣體循環(huán)管路連接；所述穩(wěn)壓緩沖罐117下部開設(shè)液相入口d通過柱塞栗112與水箱113連接，穩(wěn)壓緩沖罐117上部開設(shè)氣相入口f、氣相出口g，分別與氣瓶118、反應釜底部的氣相入口連接，其中，穩(wěn)壓緩沖罐117還連有真空栗116;特別地，反應釜與穩(wěn)壓緩沖罐外壁設(shè)有電加熱裝置、冷卻水夾套并與制冷機組相連接。
[0034]具體地，所述天然氣水合物樣品大量快速制備模塊包括氣體輸送管路、氣體旁路調(diào)節(jié)循環(huán)回路、液體輸送管路、旁路噴淋循環(huán)回路、穩(wěn)壓管路5個部分；
[0035]其中，所述氣體輸送管路用于將氣瓶118中的氣體輸送至反應釜115中；該管路由以下部件依次連接構(gòu)成:氣瓶118、第六壓力指示器P-106、第一截止閥V-101、第一調(diào)節(jié)閥CV-102、第一壓力指示器P-101、第一溫度指示器T-101、第四截止閥V-104、第二壓力指示器P-102、第二溫度指示器T-102、氣體循環(huán)栗111、第二調(diào)節(jié)閥CV-105、第四壓力指示器P-104、第四溫度指示器T-104、第三調(diào)節(jié)閥CV-108、第二氣體流量計F-102、第六截止閥V-110、反應釜115底部的氣體入口 a;
[0036]所述氣體旁路調(diào)節(jié)循環(huán)回路用于將反應釜115中未反應的氣體從反應釜上部的氣體出口 b通過氣體循環(huán)栗111栗出并循環(huán)栗入反應釜115底部的氣體入口 a;該氣體循環(huán)回路具體由以下部件依次連接構(gòu)成:反應釜上部的氣體出口 b、第三氣體流量計F-103、第五截止閥V-112、第二壓力指示器P-102、第二溫度指示器T-102、氣體循環(huán)栗111、第二調(diào)節(jié)閥CV-
105、第四壓力指示器P-104、第四溫度指示器T-104、第三調(diào)節(jié)閥CV-108、第二氣體流量計F-102、第六截止閥V-110、反應釜115底部的氣體入口 a;
[0037]優(yōu)選地，為了保證氣體循環(huán)栗111能夠正常安全地運行，本發(fā)明還為氣體循環(huán)栗111設(shè)置了一路用于保護氣體循環(huán)栗的氣體保護循環(huán)回路;該氣體保護循環(huán)回路由以下部件依次連接構(gòu)成:氣體循環(huán)栗111出口、第二調(diào)節(jié)閥CV-105、第四壓力指示器P-104、第四溫度指示器T-104、第四調(diào)節(jié)閥CV-109、第一氣體流量計F-101、