[發明專利]一種原位觀測氣體水合物粒度分布的高壓冷臺裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201710439791.1
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107345894B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 陳佩麗;周雪冰;蘇秋成;付娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;莫瑤江

1.一種原位觀測氣體水合物粒度分布的高壓冷臺裝置，其特征在于，該裝置與激光粒度儀配合完成流體中氣體水合物晶體的粒度大小和粒度分布的測量，該裝置包括耐高壓透視倉、耐高壓反應倉、溫度控制系統、壓力控制系統、計算機數據采集系統；所述耐高壓透視倉是具有藍寶石玻璃視窗的耐高壓容器，為激光粒度儀提供待測樣品；所述耐高壓透視倉固定在激光粒度儀內部的保持架上，該保持架通過耐高壓透視倉固定掛架的上、下兩固定掛架將耐高壓透視倉固定，所述耐高壓透視倉固定掛架包括上固定掛架、石英玻璃罩和下固定掛架，石英玻璃罩位于上下固定掛架之間，耐高壓透視倉封閉在由上下固定掛架和石英玻璃罩組成的密閉真空環境中；耐高壓反應倉是氣體水合物形成的裝置，設在激光粒度儀外部，為耐高壓透視倉存儲并提供連續穩定的待測流體；溫度控制系統、壓力控制系統、計算機數據采集系統分別為耐高壓透視倉和耐高壓反應倉提供恒定的溫度和壓力環境，并對待測流體的溫度和壓力參數進行實時測量和記錄。

2.根據權利要求1所述的原位觀測氣體水合物粒度分布的高壓冷臺裝置，其特征在于，所述耐高壓透視倉包括作為觀察窗口的高壓腔體和高壓腔體的外側的為高壓腔體中的待測流體提供恒定的溫度和壓力的環形冷卻液夾套；所述高壓腔體由兩片藍寶石玻璃和觀察倉基座形成，允許檢測激光沿兩塊藍寶石玻璃表面穿過；運行過程中高壓腔體流動著待測流體，激光粒度儀中發射的檢測激光照射到藍寶石玻璃表面射入高壓腔體，對流體中的顆粒粒度和粒度分布進行測量；所述環形冷卻液夾套由觀察倉基座和觀察倉端蓋封閉而成；冷卻液進出口位于觀察倉端蓋側面；所述耐高壓透視倉冷卻液夾套底部設有熱電阻溫度傳感器。

3.根據權利要求2所述的原位觀測氣體水合物粒度分布的高壓冷臺裝置，其特征在于，觀察倉基座與觀察倉端蓋均采用螺絲或螺旋固定。

4.根據權利要求2或3所述的原位觀測氣體水合物粒度分布的高壓冷臺裝置，其特征在于，兩塊藍寶石玻璃通過壓環和內六角螺旋固定，墊片密封，并與觀察倉基座形成密閉的高壓腔體；觀察倉基座和觀察倉端蓋之間采用O型圈密封、一字螺絲固定；觀察倉基座、觀察倉端蓋和壓環均采用不銹鋼316L制造。

5.根據權利要求1所述的原位觀測氣體水合物粒度分布的高壓冷臺裝置，其特征在于，耐高壓透視倉固定掛架的上、下固定掛架通過螺栓連接固定，上固定掛架對稱分布若干通孔用于連接高壓流體管路和冷卻液管路；下固定掛架底部一側用于連接熱電阻溫度計導線；上、下固定掛架與耐高壓透視倉直接接觸的底座采用發泡塑料；上、下固定掛架采用鋁合金材料。

6.根據權利要求1或2所述的原位觀測氣體水合物粒度分布的高壓冷臺裝置，其特征在于，所述耐高壓反應倉是可視的耐高壓機械攪拌釜，頂部設有圓形的藍寶石玻璃觀察孔，耐高壓反應倉外形為錐形圓臺，耐高壓反應倉側面上方對稱設有壓力傳感器接口和進氣管接口；所述壓力傳感器接口連接壓力傳感器；所述進氣管接口連通跟高壓氣瓶連通的進氣管路，進氣管路上依次設有背壓調節閥、針閥和減壓閥；耐高壓反應倉側面中下部對稱設有連接待測流體的進出管路的待測液體接口，所述進出管路分別跟耐高壓透視倉連通，形成一個循環回路，所述循環回路上設有耐高壓循環泵；耐高壓反應倉側面設有冷卻液夾套，為反應倉提供恒定的溫度環境；冷卻液的進出口在耐高壓反應倉的底部外側對稱分布；耐高壓反應倉底部中心設有攪拌葉片，由耐高壓反應倉外的轉速可調的電動機驅動。

7.根據權利要求1或2所述的原位觀測氣體水合物粒度分布的高壓冷臺裝置，其特征在于，所述溫度控制系統包括低溫恒溫槽和內置于低溫恒溫槽中的兩個獨立的冷卻液循環泵以及包覆在耐高壓透視倉和耐高壓反應倉外層的冷卻液夾套，兩個冷卻液循環泵的流量可調，分別連接耐高壓透視倉和耐高壓反應倉，為耐高壓透視倉和耐高壓反應倉中的冷卻液夾套提供恒定初始溫度的冷卻液。