[發明專利]一種適用于管內水合物顆粒的磨盤式破碎實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201710024436.8
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106840978B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 何霞;楊婷婷;劉清友;周守為;王國榮;王雷振;張亦弛;黃蓉;付強;李清平
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00
• 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

本發明公開了一種適用于管內水合物顆粒的磨盤式破碎實驗裝置，它包括物料預混合裝置（1）、破碎管道段、破碎磨盤單元、動力單元（2）、接收裝置（3）和監測控制系統（4）；它還公開了磨盤式破碎適用于管內水合物顆粒的方法。本發明的有益效果是：結構緊湊、可直接在輸送管道中對天然氣水合物顆粒進行二次破碎、高效碾磨大顆粒天然氣水合物顆粒、碾磨粒度可調整、碾磨粒度均勻、操作簡單，解決了固態流化開采思路中的初次分離和流化管輸問題。

技術領域

本發明涉及海底天然氣水合物開采的技術領域，特別是一種適用于管內水合物顆粒的磨盤式破碎實驗裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物又稱為可燃冰，儲量巨大，超過已知碳化石燃料總和的2倍，主要存在于陸地永凍土以及大洋海底，其中大洋海底天然氣水合物的儲量遠遠超過陸地永凍土區域的儲量，是21世紀具有很大開采潛力的新型非常規能源。我國海洋天然氣水合物資源前景十分廣闊，據國土資源部研究者估算，僅南海天然氣水合物的總資源量就達到650億噸油當量，約相當于我國陸上和近海石油天然氣總資源量的一半。

海洋天然氣水合物藏水深1000~1500m，目前，我國已在南海進行了兩次天然氣水合物取樣，分析取樣結果發現我國天然氣水合物具有埋藏淺、膠結性差的特點，利用常規的熱激、降壓、注化學試劑等開采方法進行開采極易引發地質災害與環境安全問題。有鑒于此，提出針對海底淺層天然氣水合物的固態流化綠色開采方法。實現固態流化開采思路，其本質是將天然氣水合物作為一種海底礦產進行固體采掘，海底采礦車對礦藏進行破碎采掘，同時后部輸送管道形成負壓，周圍海水在負壓作用下經過破碎部位流入輸送管道，流動時帶動采礦車破碎的水合物及泥沙、碎石等一并進入輸送管道。這是一種異于現有石油天然氣或海底采礦（水合物礦藏對象易分解氣化）方式的新的開發思路。

采用固態流化開采技術進行開采時，遇到的關鍵難題就是如何高效的切削破碎天然氣水合物。首先，初次采掘出來的天然氣水合物不可避免的包含了泥沙、碎石等雜質，為了保證其純度，需對其進行初次分離；其次，天然氣水合物呈不規則的塊狀固態，開采出來后要通過管道運輸到海面支持船進行分解，為了保證水合物顆粒的流化輸送，需要將其破碎成均勻的、大小適中的固體小塊。對初次采掘得到的天然氣水合物大顆粒進行二次破碎，是實現上述兩個目的不可缺少的步驟。

發明內容

本發明解決固態流化開采思路中的初次分離和流化管輸問題，提供一種結構緊湊、可直接在輸送管道中對天然氣水合物顆粒進行二次破碎、高效碾磨大顆粒天然氣水合物、碾磨粒度可調整、碾磨粒度均勻、操作簡單的適用于管內水合物顆粒的磨盤式破碎實驗裝置及方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種適用于管內水合物顆粒的磨盤式破碎實驗裝置，它包括物料預混合裝置、破碎管道段、破碎磨盤單元、動力單元、接收裝置和監測控制系統；

所述的破碎管道段由首尾相連的破碎管道和出口彎管組成，破碎管道的另一端與物料預混合裝置連接，出口彎管的另一端與接收裝置連接；

所述的動力單元的輸出端順次連接有轉動監測傳感器和長軸，長軸沿破碎管道軸線貫穿出口彎管且旋轉安裝于破碎管道內；

所述的破碎磨盤單元由從左往右順次設置于破碎管道內的第一級磨盤、第二級磨盤、第三級磨盤和第四級磨盤組成，第一級磨盤和第三級磨盤均固定安裝于長軸上，第二級磨盤和第四級磨盤均經軸承A旋轉安裝于長軸上，相鄰兩級磨盤之間間隙由左往右逐級遞減，相鄰兩級磨盤的相對立面上均布置有方向互逆的磨紋，磨盤上磨紋的溝槽深度由磨盤外邊緣到中心方向由深逐漸變淺，磨盤上的磨紋由至少六個區，每個區上均開設有相互連通的進料口和出料口，進料口和出料口之間形成有引流槽口，每個磨盤上的進料口和出料口的過流面積均對應相等；

所述的破碎管道段的入口端和出口端均設置有數據監測單元，數據監測單元由流速傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和粒度儀組成，所述的流速傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、粒度儀以及轉動監測傳感器均與監測控制系統連接。