[發明專利]綜合太陽能與超聲空化開采天然氣水合物的實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201610135129.2
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105649589B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 郭勇;趙金洲;伍開松;蒲萬芬
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B43/01
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

1.綜合太陽能與超聲空化開采天然氣水合物的實驗裝置，其特征在于：包括太陽能發電供能系統、超聲波控制器（5）和水合物儲層模擬系統，

所述太陽能發電供能系統包括太陽能電池整列（1）、太陽能控制器（2）和逆變器（4），太陽能電池整列（1）的輸出端與太陽能控制器（2）的輸入端連接，太陽能控制器（2）輸出端與逆變器（4）的輸入端連接；

所述水合物儲層模擬系統包括恒溫箱（6）、數據收集裝置（14）、中間容器（16）、氣源氣瓶（21）和緩沖容器（18），恒溫箱（6）包括換能器（7）、填砂管（8）和背壓閥（11），換能器（7）設置于填砂管（8）的入口端端部，填砂管（8）的管壁沿其軸線方向上還分別設置有多個用于檢測填砂管（8）內部壓力的壓力傳感器（9）和多個用于檢測填砂管（8）內部溫度的溫度傳感器（10），壓力傳感器（9）的信號輸出端與壓力顯示器（12）的信號輸入端連接，溫度傳感器（10）的信號輸出端與溫度顯示器（13）的信號輸入端連接，數據收集裝置（14）分別與壓力顯示器（12）的信號輸出端和溫度顯示器（13）的信號輸出端連接，背壓閥（11）與填砂管（8）的出口端端部連接，所述中間容器（16）的上端與六通閥（15）的一個入口端連接，六通閥（15）的出口端與填砂管（8）的入口端端部連接，中間容器（16）的下端還連接有柱塞泵（17），柱塞泵（17）將中間容器（16）內的介質泵入填砂管（8）內，所述氣源氣瓶（21）與六通閥（15）的另一個入口端連接，氣源氣瓶（21）與六通閥（15）之間的管路上還設置有氣體減壓閥（20），所述緩沖容器（18）的入口端與背壓閥（11）連接；

所述超聲波控制器（5）的能源輸入端與逆變器（4）的輸出端連接，且超聲波控制器（5）的超聲波輸出端與換能器（7）連接。

2.根據權利要求1所述的綜合太陽能與超聲空化開采天然氣水合物的實驗裝置，其特征在于：所述的太陽能發電供能系統還包括蓄電池（3），蓄電池（3）與太陽能控制器（2）連接。

3.根據權利要求1所述的綜合太陽能與超聲空化開采天然氣水合物的實驗裝置，其特征在于：所述的緩沖容器（18）上還設置有排空閥（19）。

4.利用如權利要求1～3任意一項所述的綜合太陽能與超聲空化開采天然氣水合物的實驗裝置進行實驗的方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、模擬海底多孔介質中水合物儲層，包括以下子步驟：

S11、根據水合物儲層條件在填砂管（8）中填入200～400目的石英砂，并控制滲透率為0.8～1.2達西；

S12、氣源氣瓶（21）通過氣體減壓閥（20）控制氣源壓力為0.8～1.2MPa的條件下對填砂管（8）進行氣驅2～3min，對填砂管（8）中的空氣進行排空；

S13、調節填砂管（8）出口端的背壓閥（11）的壓力閥值為10MPa；

S14、氣源氣瓶（21）通過氣體減壓閥（20）向填砂管（8）內加壓至10MPa，壓力穩定后關閉六通閥（15）；

S15、調節恒溫箱（6）內的溫度至1～3℃，同時打開溫度傳感器（9）和壓力傳感器（10），對填砂管（8）內的溫度和壓力進行數據采集，并傳送至數據收集裝置（14）；

S16、當壓力顯示器（12）和溫度顯示器（13）所顯示的數據在12小時內波動范圍小于2.5%后，多孔介質中水合物已經生成，調節背壓閥（11）的壓力閥值至穩定后的壓力；

S2、太陽能發電系統為超聲波發生系統供能：太陽能電池整列（1）收集太陽能，通過太陽能控制器（2）進行電能供給或儲存至蓄電池（3），通過逆變器（4）將電壓轉換至220V，供給至超聲波控制器（5）；

S3、進行多孔介質中水合物開采模擬，包括以下子步驟：

S31、向中間容器（16）中加入空化作用增強液體，開啟柱塞泵（17），將空化作用增強液體泵入填砂管（8）內，注入體積為填砂管（8）內的孔隙體積的2.0～3.0%；

S32、打開超聲波控制器（5），調節超聲波頻率至20～130kHz，模擬開采

S33、通過數據收集裝置記錄開采過程中的壓力及溫度變化，產出液及產出氣體通過緩沖容器（18）來收集計量；

S34、當壓力和溫度在12小時內的波動范圍小于1%后，開采結束；

S35、進行數據處理，計算天然氣水合物的采收率及開采能耗。