[發(fā)明專利]混合氣水合反應(yīng)過程中的離子濃度多層位監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610028033.6
• 申請日: 2016-01-16
• 公開（公告）號: CN105424819B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張保勇;吳瓊;高霞;劉傳海;吳強
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江科技大學(xué)
• 主分類號: G01N30/00
• 分類號: G01N30/00
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11609
• 代理人: 譚輝,張沫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氣體水合物是由小型氣體分子和水分子構(gòu)成的似冰狀固態(tài)化合物，其中客體氣體分子被吸附在由水分子構(gòu)成的籠型晶格中。自然界中水合物的客體分子可為二氧化碳、硫化氫或氮氣，但分布最為廣泛的是甲烷水合物。水合物的形成需要低溫高壓環(huán)境，并且當孔隙水含甲烷濃度超過甲烷溶解度時才能形成水合物，在大陸架邊緣地區(qū)和極地永凍區(qū)賦存大量天然氣水合物(主要是甲烷水合物)，被認為是最有前景的新能源之一。

天然氣水合物因其巨大能源意義、潛在環(huán)境反饋效應(yīng)、海底災(zāi)害或鉆井安全影響，而成為世界各國重要研究對象。自然條件下，天然氣水合物是沉積物介質(zhì)中水和天然氣在溫度-壓力變化條件下，流通過程中歷經(jīng)形成、發(fā)育、聚集、移動、分解等復(fù)雜階段而形成的。復(fù)雜體系天然氣水合物晶體成核和生長主要受溫度、壓力、氣體組分和飽和度、沉積物顆粒及孔隙水組成等因素影響。孔隙水作為充填于海洋沉積物孔隙中的流體，其各層位所含各種離子成分異常(如Cl^-濃度、SO₄^2-濃度梯度)可有效示蹤天然氣水合物的存在。因此探明氣體水合物形成過程各層位孔隙水離子分布特征，對海洋天然氣水合物礦藏勘探起到重要指示作用。

目前，氣體水合反應(yīng)過程離子測定裝置多為底部取液、單層測定溶液離子濃度。即在水合實驗裝置底部設(shè)有采水口，在水合物形成過程中采集水樣。該類裝置可實現(xiàn)氣體水合反應(yīng)過程中底部離子濃度取樣測量的目的，但僅能測量水合反應(yīng)過程中反應(yīng)體系底部單層的離子濃度變化，無法實現(xiàn)反應(yīng)體系底部以上各層位的離子濃度監(jiān)測目的。混合氣水合過程中的離子濃度多層位監(jiān)測裝置具有實時監(jiān)測不同層位離子濃度的功能，可在混合氣水合反應(yīng)過程中依據(jù)要求測得反應(yīng)體系內(nèi)各層位離子濃度分布情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決目前的混合氣水合物中的離子濃度無法實現(xiàn)多層位監(jiān)測的問題，提出了混合氣水合反應(yīng)過程中的離子濃度多層位監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

混合氣水合反應(yīng)過程中的離子濃度多層位監(jiān)測裝置，該裝置包括：外殼1、n個水合反應(yīng)釜2、進氣裝置、壓力監(jiān)測裝置4、恒溫循環(huán)水裝置5、離子色譜儀6和溫度監(jiān)測裝置7；n為大于等于1的整數(shù)；

水合反應(yīng)釜2位于外殼1內(nèi)，且所述水合反應(yīng)釜2和外殼1之間充滿恒溫循環(huán)水，水合反應(yīng)釜2用于放置反應(yīng)溶液；所述恒溫循環(huán)水連通恒溫循環(huán)水裝置5，恒溫循環(huán)水裝置5用于提供恒溫循環(huán)水，控制水合反應(yīng)釜2內(nèi)的溫度；

所述水合反應(yīng)釜2的頂端連通進氣裝置、壓力監(jiān)測裝置4和溫度監(jiān)測裝置7；進氣裝置用于向水合反應(yīng)釜2內(nèi)提供/排放混合氣；壓力監(jiān)測裝置4用于監(jiān)測水合反應(yīng)釜2內(nèi)的混合氣的壓力；溫度監(jiān)測裝置7用于監(jiān)測水合反應(yīng)釜2內(nèi)的溫度；

所述水合反應(yīng)釜2的釜體從下至上開有m個取液口；離子色譜儀6用于分析測定從水合反應(yīng)釜2的取液口取出的液體離子濃度；m≥2。

混合氣水合反應(yīng)過程中的離子濃度多層位監(jiān)測裝置，它還包括進氣驅(qū)動裝置，進氣驅(qū)動裝置包括高壓氣體增壓泵31、靜音空氣壓縮機32和高壓氣源裝置33；高壓氣源裝置33用于提供混合氣；高壓氣體增壓泵31和靜音空氣壓縮機32用于將所述混合氣壓入所述進氣裝置。

所述高壓氣體增壓泵31和水合反應(yīng)釜2之間串聯(lián)有進氣/放氣閥門3。

混合氣水合反應(yīng)過程中的離子濃度多層位監(jiān)測裝置，它還包括數(shù)據(jù)采集裝置8、控制面板9和工控機；數(shù)據(jù)采集裝置8用于采集所述壓力監(jiān)測裝置4輸出的壓力并將壓力發(fā)送至工控機，還用于采集所述溫度監(jiān)測裝置7輸出的溫度并將溫度發(fā)送至工控機，控制面板9用于控制高壓氣體增壓泵31、靜音空氣壓縮機32和電磁閥11工作，還用于控制恒溫循環(huán)水裝置5中的恒溫循環(huán)水的溫度。

所述取液口的出口處設(shè)置有流量計10和電磁閥11；流量計10用于監(jiān)測取液口流出的液體的流量；電磁閥11用于控制取液口開關(guān)；電磁閥11由控制面板9控制。

所述水合反應(yīng)釜2的釜體上設(shè)置有視窗。

水合反應(yīng)釜2為不銹鋼反應(yīng)釜。

所述水合反應(yīng)釜2的釜體底部設(shè)置有放液口；所述放液口用于使水合反應(yīng)釜內(nèi)的液體從該口排出；所述放液口外接閥門12，閥門12用于開啟和關(guān)閉放液口。

基于混合氣水合反應(yīng)過程中的離子濃度多層位監(jiān)測裝置的離子濃度多層位監(jiān)測方法，該方法包括下述步驟：

步驟一、安裝混合氣水合反應(yīng)過程中的離子濃度多層位監(jiān)測裝置，并檢查該裝置的氣密性；