海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，特別是一種應(yīng)用于天然氣水合物實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物是由水和天然氣在高壓低溫環(huán)境下生成的非化學(xué)計(jì)量性籠狀晶體物質(zhì)，是一種高密度、高熱值的非常規(guī)能源，主要分布于水深大于三百米的海洋及陸地永久凍土帶沉積物中，其中海洋天然氣水合資源量是陸地凍土帶的一百倍以上，海洋天然氣水合物的開采備受關(guān)注，天然氣水合物被普遍認(rèn)為將是21世紀(jì)最有潛力的接替能源，同時也是目前尚未開發(fā)的儲量最大的一種新能源。
[0003]目前實(shí)驗(yàn)室對于天然氣水合物開采方式的研究多針對降壓法、注熱法、注化學(xué)藥劑等，對于固態(tài)流化開采方法的實(shí)驗(yàn)研究較少，但現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置不能模擬出水合物漿體在固態(tài)流化開采過程中流經(jīng)運(yùn)送管道時的流動形態(tài)、相態(tài)變化、分解速率等與流動速度、溫度、壓力之間的關(guān)系，不能模擬海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采過程，不能獲得工程上需要的天然氣水合物開采速度、壓力控制、安全性等參數(shù)。因此，現(xiàn)有的技術(shù)有待完善和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以模擬出水合物漿體在固態(tài)流化開采過程中流經(jīng)運(yùn)送管道時的流動形態(tài)、相態(tài)變化、分解速率等與流動速度、溫度、壓力之間的關(guān)系的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采用的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，包括水平循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路、垂直循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路和水合物制備處理系統(tǒng)，所述水合物制備處理系統(tǒng)包括系統(tǒng)輸入口和系統(tǒng)輸出口，所述水平循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路一端與系統(tǒng)輸入口連接，另一端與系統(tǒng)輸出口連接，所述垂直循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路一端與系統(tǒng)輸入口連接，另一端與系統(tǒng)輸出口連接，所述水平循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路中設(shè)置有水平放置的水平觀察段，所述垂直循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路中設(shè)置有垂直放置的垂直加熱段和垂直觀察段，所述水合物制備處理系統(tǒng)依次由泥砂預(yù)分離器、漿體制備罐、栗、氣液分離器和壓力調(diào)節(jié)罐連接而成，所述泥砂預(yù)分離器一端與系統(tǒng)輸入口連接，所述壓力調(diào)節(jié)罐一端與系統(tǒng)輸出口連接。
[0006]進(jìn)一步的是，所述垂直加熱段上設(shè)置有溫度控制系統(tǒng)。
[0007]進(jìn)一步的是，所述垂直循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路還包括弧形管段、垂直觀察段，所述垂直觀察段和垂直加熱段平行設(shè)置，弧形管段將垂直觀察段和垂直加熱段連通。
[0008]進(jìn)一步的是，所述垂直觀察段為有機(jī)玻璃材質(zhì)，所述加熱管段為內(nèi)外均設(shè)置有絕緣層的鋼管，管外壁附有保溫層，垂直觀察段的始端和末端均裝有溫度壓力傳感器、激光粒度儀。
[0009]進(jìn)一步的是，所述水平觀察段的兩端設(shè)置有溫度壓力傳感器和激光粒度儀。
[0010]進(jìn)一步的是，所述水平循環(huán)反應(yīng)管路還包括水平直線管段和兩條弧形管段，所述水平直線管段與水平觀察段平行設(shè)置，所述弧線段為耐高壓水龍帶。
[0011]進(jìn)一步的是，所述水平觀察段的兩端設(shè)置有溫度壓力傳感器和激光粒度儀。
[0012]進(jìn)一步的是，還包括預(yù)分離旁通閥、漿體旁通閥、氣液分離旁通閥，所述預(yù)分離旁通閥與泥砂預(yù)分離器并聯(lián)連接，所述漿旁通閥與漿體制備罐并聯(lián)連接，所述氣液分離旁通閥與氣液分離器并聯(lián)連接。
[0013]進(jìn)一步的是，還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述溫度壓力傳感器和激光粒度儀與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
[0014]進(jìn)一步的是，還包括顯示器，所述顯示器與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:壓力調(diào)節(jié)罐調(diào)節(jié)不同的壓力，模擬不同深度的海水壓力，調(diào)節(jié)不同的電源電壓，模擬不同的海水溫度。多次調(diào)節(jié)壓力，多次調(diào)節(jié)電壓，模擬不同海水深度和海水溫度條件，模擬水合物漿體在固態(tài)流化開采過程中在垂直管道和水平管道中運(yùn)移流動時的形態(tài)、相態(tài)變化、分解速率等與流動速度、溫度、壓力、水合物破碎粒徑之間的關(guān)系，為天然氣水合物固態(tài)流化開采提供必要的施工參數(shù)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中零部件及編號:泥砂預(yù)分離器1、漿體制備罐2、栗3、氣液分離器4、出口水平旁通5、入口水平旁通6、垂直段出口連接旁通7、垂直段入口連接旁通8，壓力調(diào)節(jié)罐9、垂直觀察段10、垂直加熱段12、水平直線管段13、水平觀察段14、流量計(jì)15、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17、顯示器18、溫度壓力傳感器19、激光粒度儀20、漿體制備輸出閥21、氣液分咼輸入閥22、氣液分尚芳通閥23、氣液分尚輸出閥24、系統(tǒng)輸出口閥25、水平入口芳通閥26、垂直管出口旁通閥27、弧線管路控制閥28、垂直管出口旁通閥29、水平出口旁通閥30、水平直線管路控制閥31、系統(tǒng)輸入口閥32、預(yù)分離旁通閥33、預(yù)分離輸入閥34、預(yù)分離輸出閥35、漿體制備回流閥36、漿體旁制通閥37、溫度計(jì)38。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明的海洋天然氣水合物固態(tài)流化開采實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，包括水平循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路、垂直循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路和水合物制備處理系統(tǒng)，所述水合物制備處理系統(tǒng)包括系統(tǒng)輸入口和系統(tǒng)輸出口，所述水平循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路一端與系統(tǒng)輸入口連接，另一端與系統(tǒng)輸出口連接，所述垂直循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路一端與系統(tǒng)輸入口連接，另一端與系統(tǒng)輸出口連接，所述水平循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路中設(shè)置有水平放置的水平觀察段14，所述垂直循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路中設(shè)置有垂直放置的垂直加熱段12和垂直觀察段10，所述水合物制備處理系統(tǒng)依次由泥砂預(yù)分離器1、漿體制備罐2、栗3、氣液分離器4和壓力調(diào)節(jié)罐9連接而成，所述泥砂預(yù)分離器I 一端與系統(tǒng)輸入口連接，所述壓力調(diào)節(jié)罐9 一端與系統(tǒng)輸出口連接。其中的水平循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路用于模擬天然氣水合物漿體在水平管道中運(yùn)移時的相態(tài)變化、壓力變化及施工參數(shù)對水合物分解的影響；其中的垂直循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路用于模擬天然氣水合物漿體在垂直管道中運(yùn)移時的相態(tài)變化、壓力變化及施工參數(shù)對水合物分解的影響；其中的漿體制備罐2制備實(shí)驗(yàn)所用的可流動的天然氣水合物漿體，并可拆卸搬移。其中的栗3為實(shí)驗(yàn)中水合物漿體循環(huán)提供動力，實(shí)現(xiàn)不同流速下水合物分解、相變模擬。其中的泥砂預(yù)分離器I模擬在天然氣水合物固態(tài)流化開采過程中將天然氣水合物從泥砂中分離出來；其中的氣液分離器4，用于在實(shí)驗(yàn)必要時將反應(yīng)產(chǎn)生的天然氣分離出來。其中的壓力調(diào)節(jié)罐9，用來實(shí)現(xiàn)不同壓力條件下的水合物分解運(yùn)移實(shí)驗(yàn)?zāi)M提供必要的壓力。
[0020]所述垂直加熱段12上設(shè)置有溫度控制系統(tǒng)。增設(shè)的溫度控制系統(tǒng)，用來控制垂直管中加熱段的溫度。
[0021]所述垂直循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路還包括弧形管段、垂直觀察段10，所述垂直觀察段10和垂直加熱段12平行設(shè)置，弧形管段將垂直觀察段10和垂直加熱段12連通?；⌒喂芏巍⒋怪庇^察段10和垂直加熱段12組成循環(huán)管路，其中垂直觀察段10用于觀察漿體在管內(nèi)的流動情況，垂直加熱段12用來調(diào)整管內(nèi)漿體的溫度?；⌒味纹鸬竭B接過渡的作用。
[0022]所述垂直觀察段10為有機(jī)玻璃材質(zhì)，所述加熱管段為內(nèi)外均設(shè)置有絕緣層的鋼管，管外壁附有保溫層，垂直觀察段10的始端和末端均裝有溫度壓力傳感器、激光粒度儀。
[0023]所述水平觀察段14的兩端設(shè)置有溫度壓力傳感器19和激光粒度儀20。激光粒度儀20用于檢測反應(yīng)過程中水合物粒度的變化，其中溫度壓力傳感器19，檢測水合物漿體在運(yùn)移反應(yīng)過程中的溫度壓力條件及其變化。
[0024]所述水平循環(huán)反應(yīng)管路還包括水平直線管段13和兩條弧形管段，所述水平直線管段13與水平觀察段14平行設(shè)置，所述弧線段為耐高壓水龍帶。
[0025]所述水平觀察段14的兩端設(shè)置有溫度壓力傳感器19和激光粒度儀20。激光粒度儀20用于檢測反應(yīng)過程中水合物粒度的變化，其中溫度壓力傳感器19，檢測水合物漿體在運(yùn)移反應(yīng)過程中的溫度壓力條件及其變化。
[0026]還包括預(yù)分離旁通閥、漿體旁通閥、氣液分離旁通閥，所述預(yù)分離旁通閥與泥砂預(yù)分離器I并聯(lián)連接，所述漿旁通閥與漿體制備罐2并聯(lián)連接，所述氣液分離旁通閥與氣液分離器4并聯(lián)連接。
[0027]還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17，所述溫度壓力傳感器19和激光粒度儀20與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16連接，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17連接。信息采集系統(tǒng)通過各種傳感器采集管路中溫度、壓力、流量等信息數(shù)據(jù)并交由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17進(jìn)行分析處理；
[0028]還包括顯示器18，所述顯示器18與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17連接。顯示器18可以讓試驗(yàn)人員及時掌握采集的數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。
[0029]具體實(shí)施例:水平循環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)管路，由環(huán)形水平管道構(gòu)成，分為水平直線管段13和水平觀察段14，水平觀察段14的材質(zhì)為透明有機(jī)玻璃，兩端分別裝有溫度壓力傳感器19和激光粒度儀20，水平直線管段13開有出口水平旁通5、入口水平旁通