[發明專利]一種開采天然氣水合物的實驗模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 201410278000.8
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104088612A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 樊栓獅;閆素貞;溫永剛;郎雪梅;王燕鴻
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;C10L3/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及天然氣水合物開采技術領域，尤其是一種開采天然氣水合物的實驗模擬裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物是一種非化學計量的籠狀晶體水合物，由天然氣和水在一定的溫度條件下形成。天然氣水合物廣泛的存在于深海海底及凍土區，據估計，全球深度在2000m以內的巖石圈淺部所含的天然氣水合物的量，相當于已探明的常規礦物燃料總和的2倍。因此，天然氣水合物的開采也越來越受到人們的關注。傳統的開采天然氣水合物的方法主要包括降壓法、熱激法、化學試劑法及上述方法的聯用。這些方法都是通過外部刺激破壞天然氣水合物的平衡條件，這些方法存在的共同缺點是導致水合物礦藏的破環，可能引起水合物所在區域的地層坍塌。

CO₂置換天然氣水合物既可以開采出CH₄，回收CO₂，又可以穩定水合物區的地層結構。因此，它被認為是一種新型的天然氣開采方法。隨著空氣中CO₂含量的日益增加，該方法也備受關注。目前，該方法主要處于實驗室研究階段。

針對CO₂置換開采天然氣水合物，李小森等人曾公開發明了專利“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”?，但此發明的方法中生成水合物之后，排出多余的氣體方法是通過降溫至水合物自保護效應的溫度范圍內，仍有部分水合物會發生分解。且此發明仍不能解決CO₂置換天然氣水合物的置換效率低，置換速率慢等缺點。

針對以上技術難題，本發明提供了一種CO₂置換和降壓聯合開采天然氣水合物的實驗模擬裝置及方法，在水合物生成之后將未反應的氣體等壓排出，然后將水合物壓縮成致密的水合物片，在水合物片的一側通入CO₂氣體，另一側進行降壓，實現了CO₂置換和降壓兩種開采天然氣水合物的方法結合，結構簡單，操作方便，成本低，效率高。

發明內容

針對以上技術難題，本發明提供了一種CO₂置換和降壓聯合開采天然氣水合物的實驗模擬裝置及方法，在水合物生成之后將未反應的氣體等壓排出，然后將水合物壓縮成致密的水合物片，在水合物片的一側通入CO₂氣體，另一側進行降壓，實現了CO₂置換和降壓兩種開采天然氣水合物的方法結合，結構簡單，操作方便，成本低，效率高。

本發明目的通過以下技術方案來實現：

????一種開采天然氣水合物的實驗模擬裝置，包括穩壓供氣供液模塊、反應器、控制模塊、數據測量模塊、數據采集及處理模塊，其中：

??所述反應器包括釜體、與釜體內壁密封配合且能上下移動的活塞、連接設置于釜體頂部的釜蓋，支撐設置于釜體底部的支架，所述釜蓋上設置有可接至釜體內腔的壓力檢測接口、氣體進出口、溫度檢測接口，所述釜體內腔靠近釜蓋的一端裝有微孔過濾片，所述活塞上設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管線和延伸至釜體外的高壓軟管，所述硬質管線的外壁與設置于釜體底部的CO₂進氣口的內壁滑動配合且始終保持密封，所述第三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，所述第三溫度傳感器的信號傳輸線設置在耐壓套管內，所述耐壓套管與設置于釜體底部的套管接口的內壁滑動配合且始終保持密封，所述釜體底部的側壁上還設置有注液口；

所述穩壓供氣供液模塊包括CH₄氣瓶、CH₄減壓閥、CO₂氣瓶、連CO₂減壓閥、緩沖罐、第七閥門、液壓表、第二閥門、手搖泵，CH₄氣瓶內的CH₄依次經過CH₄減壓閥、第七閥門、第四閥門連接到反應器的氣體進出口，CO₂氣瓶內的CO₂氣體依次經過CO₂減壓閥、質量流量計進入到緩沖罐，所述緩沖罐的輸出端通過管路依次連接第一閥門和高壓軟管，為反應提供穩定的氣源，所述手搖泵17的輸出端通過第二閥門連接注液口；