[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

技術領域

本發明涉及天然氣水合物模擬開采技術領域，特別是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。

背景技術

天然氣水合物（Natural Gas Hydrates，NGH）是在低溫高壓條件下由輕烴、CO₂ 及H₂S 等小分子氣體與水相互作用過程中形成的白色固態結晶物質，因遇火可以燃燒，又稱可燃冰，1立方米天然氣水合物可轉化為164立方米的天然氣和0.8立方米的水，是一種極為高效清潔的能源，其污染比煤、石油要小得多。

目前主要的水合物開采技術為降壓開采、注熱開采、化學藥劑注入開采以及海底開采挖掘法。這些方法各有其優點與缺點，降壓法較為經濟但開采效率很低，注熱開采、注化學藥劑開采與海底采掘開采成本較高。

太陽能（solar energy），是指太陽的熱輻射能，主要表現就是常說的太陽光線。在現代一般用作發電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發展。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式，太陽能發電是一種新興的可再生能源。而且太陽能作為清潔能源，已經被全世界公認為解決未來能源問題的主要方法。

如何將太陽能融入到天然氣水合物開采，實現有效、經濟的開發水合物藏已成為目前較為關注迫切的問題，目前在這方面的研究還基本上處于理論階段。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種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，模擬太陽能發電技術與超聲空化法綜合開采天然氣水合物藏的過程，評價開采方法的可行性與優選合適的開采模式。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：綜合太陽能與超聲空化開采天然氣水合物的實驗裝置，包括太陽能發電供能系統、超聲波控制器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、太陽能控制器和逆變器，太陽能電池整列的輸出端與太陽能控制器的輸入端連接，太陽能控制器輸出端與逆變器的輸入端連接；

所述水合物儲層模擬系統包括恒溫箱、數據收集裝置、中間容器、氣源氣瓶和緩沖容器，恒溫箱包括換能器、填砂管和背壓閥，換能器設置于填砂管的入口端端部，填砂管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內部壓力的壓力傳感器和多個用于檢測填砂管內部溫度的溫度傳感器，壓力傳感器的信號輸出端與壓力顯示器的信號輸入端連接，溫度傳感器的信號輸出端與溫度顯示器的信號輸入端連接，數據收集裝置分別與壓力顯示器的信號輸出端和溫度顯示器的信號輸出端連接，背壓閥與填砂管的出口端端部連接，所述中間容器的上端與六通閥的一個入口端連接，六通閥的出口端與填砂管的入口端端部連接，中間容器的下端還連接有柱塞泵，柱塞泵將中間容器內的介質泵入填砂管內，所述氣源氣瓶與六通閥的另一個入口端連接，氣源氣瓶與六通閥之間的管路上還設置有氣體減壓閥，所述緩沖容器的入口端與背壓閥連接；

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

進一步地，所述的太陽能發電供能系統還包括蓄電池，蓄電池與太陽能控制器連接。

進一步地，所述的緩沖容器上還設置有排空閥。

利用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，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、氣源氣瓶通過氣體減壓閥控制氣源壓力為0.8～1.2MPa的條件下對填砂管進行氣驅2～3min，對填砂管中的空氣進行排空；

S13、調節填砂管出口端的背壓閥的壓力閥值為10MPa；

S14、氣源氣瓶通過氣體減壓閥向填砂管內加壓至10MPa，壓力穩定后關閉六通閥；

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

S16、當壓力顯示器和溫度顯示器所顯示的數據在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，調節背壓閥的壓力閥值至穩定后的壓力；