[發明專利]水合物開采實驗模擬的方法及圍壓加載與隔熱一體化系統

有效

• 申請號: 201210148309.6
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102678091A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 石要紅;夏真;魯曉兵;張旭輝;曾寧峰;王淑云;趙京;王愛蘭
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B47/07
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

技術領域

本發明涉及天然氣水合物研究領域，尤其涉及一種水合物開采實驗模擬的方法及圍壓加載與隔熱一體化系統。

背景技術

天然氣水合物是一種類冰狀固體非常規能源。天然氣水合物的主要成分是甲烷水合物。美國地質調查局的研究報告顯示自然界中甲烷水合物的碳含量為目前所有化石燃料中的碳含量的2倍。水合物的開采一般地要將水合物分解成甲烷氣體和水，而水合物分解是一個吸熱反應，引起水合物地層溫度的變化。水合物分解的溫度變化又影響著沉積層巖石/巖土骨架的應力、沉積層孔隙內的多相滲流、水合物以及水的相變。

在實驗室內水合物開采實驗模擬裝置應能夠提供地層壓力，又能夠準確測試水合物分解引起的沉積層的溫度及其變化。因此，需要既對水合物開采實驗模擬系統進行有效隔熱，避免或減弱系統與外界環境的熱交換，又能模擬實際地層壓力，從而保證實際現場地層壓力條件下精確地測試水合物分解引起沉積層溫度的變化。目前，這方面還少見報道。

發明內容

本發明針對上述技術問題，提出水合物開采實驗模擬的方法及圍壓加載與隔熱一體化系統，以實現既對水合物開采實驗模擬系統進行有效隔熱，避免或減弱系統與外界環境的熱交換，又能模擬實際地層壓力的效果。

為了解決上述問題，本發明提供一種圍壓加載與隔熱一體化系統，包括制冷機、液壓機、位于樣品表面的溫度傳感器和位于樣品周圍的液體腔；

所述位于樣品表面的溫度傳感器與制冷機相連，用于將樣品表面的溫度反饋給制冷機；

所述制冷機與液壓機相連，用于將液壓機液體的溫度調整為樣品表面的溫度；

所述液壓機用于將所述制冷機調整溫度后的液體輸入至所述液體腔；

所述液體腔與液壓機相連，用于通過循環的液體對所述樣品提供圍壓，并使得樣品與環境隔熱，其接收所述液壓機輸入的液體，并將循環后的液體輸出回制冷機。

優選地，上述系統具有以下特點：

所述液體腔為雙層，包括第一控溫腔體和第二控溫腔體，其中第一控溫腔體和第二控溫腔體中液體循環的方向相反。

優選地，上述系統具有以下特點：

第一控溫腔體和第二控溫腔體之間通過銅膜隔開。

優選地，上述系統具有以下特點：

所述液體腔和樣品之間為橡皮膜，用于將樣品和液體隔開。

優選地，上述系統具有以下特點：

所述液體為防凍液。

為了解決上述問題，本發明還提供一種水合物開采實驗模擬的方法，包括：

合成水合物沉積物作為實驗的樣品，通過升溫或降壓的方式使得所述樣品分解；

位于樣品表面的溫度傳感器將樣品表面的溫度反饋給制冷機，制冷機將液壓機液體的溫度調整為樣品表面的溫度，液壓機將所述制冷機調整溫度后的液體輸入至位于樣品周圍的液體腔，并接收在液體腔循環后的液體；

保持相同加載條件下，測試樣品內部的溫度變化，從而得到水合物開采模擬過程中溫度變化的規律。

優選地，上述方法具有以下特點：

所述液體腔為雙層，包括第一控溫腔體和第二控溫腔體，其中第一控溫腔體和第二控溫腔體中液體循環的方向相反。

優選地，上述方法具有以下特點：

第一控溫腔體和第二控溫腔體之間通過銅膜隔開。

優選地，上述方法具有以下特點：

所述液體腔和樣品之間為橡皮膜。

優選地，上述方法具有以下特點：

所述液體為防凍液。

本發明可為水合物開采過程中水合物分解引起的溫度變化精確測試提供實際環境，對于越來越受關注的水合物開采的科學研究和將來的現場監測十分有益。

附圖說明

圖1為本發明實施例的圍壓加載與隔熱一體化系統示意圖。

具體實施方式

下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

本發明的系統具有隔熱（控溫）功能和圍壓加載功能。