本發(fā)明涉及天然氣水合物實驗研究設(shè)備，具體涉及一種CO2置換和降壓聯(lián)合開采水合物的壓力容器。

背景技術(shù)：
天然氣水合物廣泛的存在于深海海底及凍土區(qū)，據(jù)估計，全球深度在2000m以內(nèi)的巖石圈淺部所含的天然氣水合物的量，相當(dāng)于已探明的常規(guī)礦物燃料總和的2倍。因此，天然氣水合物的開采也備受關(guān)注。越來越多的研究者在實驗室模擬開采天然氣水合物。目前，模擬開采天然氣水合物的壓力容器按體積是否可變可分為固定容積和可變?nèi)莘e壓力容器。固定容積的壓力容器主要包括筒體，筒體上開有氣液進(jìn)出口、溫度傳感器連接口，如專利號為CN101761326A“一種二氧化碳置換開采天然氣水合物模擬方法及實驗裝置”中提到的反應(yīng)釜，該釜包括筒體，筒體前后端部上分別套有前法蘭和后法蘭形成密封的模擬腔，并在筒體上開有氣液進(jìn)出口。可變?nèi)莘e壓力容器主要包括筒體、活塞，筒體上開有氣液進(jìn)氣口，根據(jù)筒體和活塞的結(jié)構(gòu)可以控制壓力容器可變體積的范圍，有的壓力容器活塞在壓力容器內(nèi)上下運動，有的在壓力容器內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動。目前用于開采天然氣水合物的壓力容器多為固定體積的，其雖然結(jié)構(gòu)簡單，但仍有一些缺陷，如在合成水合物后，多余的氣體不能等壓排出，導(dǎo)致部分水合物分解，影響進(jìn)一步的反應(yīng)，尤其在CO2置換開采天然氣水合物的方法中?，F(xiàn)有用于水合物合成及開采的可變體積釜一般較少且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。針對以上所述開采天然氣水合物的壓力容器的缺點及實際實驗的需要，本發(fā)明提供了一種CO2置換和降壓聯(lián)合開采水合物的壓力容器，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，便于研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計了一種CO2置換和降壓聯(lián)合開采水合物的壓力容器。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種CO2置換和降壓聯(lián)合開采水合物的壓力容器，其特征在于，包括釜體、與釜體內(nèi)壁密封配合且能上下移動的活塞、連接設(shè)置于釜體頂部的釜蓋，支撐設(shè)置于釜體底部的支架，所述釜蓋上設(shè)置有可接至釜體內(nèi)腔的壓力檢測接口、氣體進(jìn)出口、溫度檢測接口，所述釜體內(nèi)腔靠近釜蓋的一端裝有微孔過濾片，所述活塞上設(shè)置溫度傳感器和單向閥，所述單向閥的輸入端依次連接硬質(zhì)管線和延伸至釜體外的高壓軟管，所述硬質(zhì)管線的外壁與設(shè)置于釜體底部的CO2進(jìn)氣口的內(nèi)壁滑動配合且始終保持密封，所述溫度傳感器一端固定在活塞下端面上，隨活塞來回運動，另一端連接有耐壓套管，所述溫度傳感器的信號傳輸線設(shè)置在耐壓套管內(nèi)，所述耐壓套管與設(shè)置于釜體底部的套管接口的內(nèi)壁滑動配合且始終保持密封，所述釜體底部的側(cè)壁上還設(shè)置有注液口，所述活塞與釜體之間運動密封，用液體推動活塞向上運動，氣體推動活塞向下運動。進(jìn)一步地，所述釜蓋和釜體通過螺紋或法蘭相連接，便于安裝、拆卸及維護。進(jìn)一步地，所述微孔過濾片的孔徑為10um～90um，這樣可以實現(xiàn)減壓時壓力的均勻分布，且壓縮時水合物顆粒不會透過微孔，若超出孔徑范圍水合物顆粒透過微孔，達(dá)不到本設(shè)計的目的。本發(fā)明對比現(xiàn)有天然氣水合物開采的壓力容器具有以下創(chuàng)新點：1、能夠在壓力容器內(nèi)合成水合物并將水合物合成后多余氣體等壓排出，防止生成水合物分解。2、能夠?qū)⒑铣傻乃衔镌诟獌?nèi)壓片，操作方便，成本低。3、可以在水合物片一側(cè)通CO2氣體，另一側(cè)進(jìn)行降壓，實現(xiàn)CO2置換和降壓聯(lián)合開采水合物。4、能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳驅(qū)替開采甲烷水合物的直觀測定，便于研究。附圖說明圖1為本發(fā)明一種CO2置換和降壓聯(lián)合開采水合物的壓力容器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示為：壓力檢測接口1，氣體進(jìn)出口2，溫度檢測接口3，微孔過濾器4，單向閥5，活塞6，釜體7，溫度傳感器8，耐壓套管9，CO2進(jìn)氣口10，注液口11，高壓軟管12，信號傳輸線13，支架14,釜蓋15，硬質(zhì)管線16，套管接口17。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實施方式并不因此限定于以下實施例。下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。如圖1所示，一種CO2置換和降壓聯(lián)合開采水合物的壓力容器，包括釜體7、與釜體7內(nèi)壁密封配合且能上下移動的活塞6、連接設(shè)置于釜體7頂部的釜蓋15，支撐設(shè)置于釜體7底部的支架14，所述釜蓋15上設(shè)置有可接至釜體7內(nèi)腔的壓力檢測接口1、氣體進(jìn)出口2、溫度檢測接口3，所述釜體7內(nèi)腔靠近釜蓋15的一端裝有微孔過濾片4，所述微孔過濾片4的孔徑為10um～90um，本實施例的孔徑為10um，也可能根據(jù)需要采用孔徑為40um或90um的微孔過濾片4，實現(xiàn)了減壓時壓力的均勻分布，且壓縮時水合物顆粒不會透過微孔，所述活塞6上設(shè)置溫度傳感器8和單向閥5，所述單向閥5的輸入端依次連接硬質(zhì)管線16和延伸至釜體7的高壓軟管12，所述硬質(zhì)管線16的外壁與設(shè)置于釜體7底部的CO2進(jìn)氣口10的內(nèi)壁滑動配合且始終保持密封，所述溫度傳感器8一端固定在活塞6上，隨活塞來回運動，另一端連接有耐壓套管9，所述溫度傳感器8的信號傳輸線13設(shè)置在耐壓套管9內(nèi)，保護信號傳輸線不受破壞，所述耐壓套管9與設(shè)置于釜體7底部的套管接口17的內(nèi)壁滑動配合且始終保持密封，所述釜體7底部的側(cè)壁上還設(shè)置有注液口11，所述活塞與釜體之間運動密封，用液體推動活塞向上運動，氣體推動活塞向下運動。所述壓力檢測接口1、氣體進(jìn)出口2、溫度檢測接口3上設(shè)置有溫度傳感器或壓力傳感器，方便實時監(jiān)測和控制相關(guān)的溫度和壓力。所述釜蓋15和釜體7通過螺紋或法蘭相連接，本實施例采用螺紋連接的方式，便于安裝、拆卸及維護。本實施例提供的CO2置換和降壓聯(lián)合開采水合物的壓力容器，其操作過程如下：水合物生成過程：將活塞6置于釜體7內(nèi)腔的最底部，打開釜蓋15，將一定量的十二烷基硫酸鈉溶液加入釜體7內(nèi)腔，蓋上釜蓋15，關(guān)閉壓力檢測接口1、溫度檢測接口3，打開氣體進(jìn)出口2，抽真空，通過氣體進(jìn)出口2充入CH4氣體壓力至4Mpa～12Mpa后，關(guān)閉氣體進(jìn)出口2，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度至反應(yīng)溫度位1～10℃，反應(yīng)時間為1h～100h，直至水合物完全生成；等壓排氣過程：水合物生成之后，通過注液口11將一定濃度的鹽水注入釜體7內(nèi)腔，推動活塞6上移；同時，打開氣體進(jìn)出口2，將未反應(yīng)的多余CH4氣體等壓排除；水合物壓片：排出未反應(yīng)的CH4氣體后，關(guān)閉氣體進(jìn)出口2，通過注液口11繼續(xù)注入鹽水，進(jìn)一步推動活塞6上移，使生成的水合物壓縮成片，然后關(guān)閉注液口11；充CO2氣體：將CO2氣體通過CO2進(jìn)氣口10處的高壓軟管12、硬質(zhì)管線16及活塞6上的單向閥5充入位于活塞6上方的釜體7內(nèi)腔中，同時將注液口11打開(只是打開，不注入液體，便于沖入CO2，充CO2至反應(yīng)壓力為1MPa～4MPa。降壓：充入CO2之后，打開氣體進(jìn)出口2，在水合物片另一側(cè)進(jìn)行降壓。開采天然氣水合物：在實驗的條件下，反應(yīng)時間為70h~200h，反應(yīng)完全之后將水合物完全分解。本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。