[實用新型]一種CO2/N2置換開采凍土區天然氣水合物實驗模擬裝置

有效

• 申請號: 201320228882.8
• 申請日: 2013-05-01
• 公開（公告）號: CN203214026U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 李冰;孫友宏;郭威;賈瑞;劉衛衛
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16
• 代理公司: 長春市四環專利事務所 22103
• 代理人: 張建成

1.一種CO₂/N₂置換開采凍土區天然氣水合物實驗模擬裝置，其特征在于：是由水合物高壓反應模型單元、供氣單元、供液單元、圍壓控制單元、環境控制單元、真空處理單元、氣體檢測單元、氣液分離單元、信息采集與處理單元和輔助單元組成；所述水合物反應模型單元包括反應釜體和釜體上的檢測裝置，所述反應釜體為夾持器結構，所述檢測裝置包括溫度傳感器、壓力傳感器和超聲裝置，所述水合物高壓反應模型單元置于環境控制單元中的恒溫箱中，其上設有氣、液進出口和傳感器探頭接口，供氣單元和供液單元出口與夾持器的所述氣液入口相連，環境控制單元的回壓控制裝置與夾持器的氣、液出口連通，并與氣液分離單元相連，所述圍壓控制單元與夾持器的圍壓控制液出入口相連，所述真空處理單元接口與水合物高壓反應模型單元的氣體進出口相連，所述信息采集與處理單元對采集的信息進行處理，所述輔助單元包括巖心處理裝置和安全閥。

2.根據權利要求1所述的一種CO₂/N₂置換開采凍土區天然氣水合物實驗模擬裝置，其特征在于：所述水合物反應模型單元（1）為夾持器結構，采用豎式放置，將其置于恒溫空氣浴箱（73）中，水合物反應模型單元（1）上設有氣體進口（16）、下液體進口（17）、上液體進口（18）和氣液出口（19）；供氣單元（A）和供液單元（B）出口與水合物反應模型單元（1）的氣體進口（16）、下液體進口（17）和上液體進口（18）相連；采用從下端注氣方式，真實模擬凍土區水合物生成機制；通過截止閥的控制，實現從上端注液體或者下端注液體；溫度探頭（2）、壓力探頭（3）和超聲波探頭（4）對反應過程進行檢測；輔助單元（K）中的巖心處理裝置對水合物反應模型單元（1）內的巖心進行后處理；

所述水合物反應模型單元（1）具有膠套（5），所述膠套（5）用來裹住巖心，膠套（5）上下兩端均與膠套塞（6）相連，以形成密封的模擬空間即反應腔（11），進行水合物的合成與分解；膠套（5）外側有夾持器外殼（12），所述夾持器外殼（12）與膠套塞（6）和膠套（5）之間形成一個環壓密封腔（13），所述膠套塞（6）與夾持器外殼（12）之間采用膠圈密封，膠套塞（6）通過端蓋（10）進行軸向定位，所述端蓋（10）與夾持器外殼（12）之間采用螺紋連接方式，夾持器外殼（12）上留有圍壓液進口（14）和圍壓液出口（15）；巖心模型（Z）上下兩端分別設有滲透泡沫鋼（7）、擋板（8）和頂板（9）；所述氣體進口（16）、下液體進口（17）、上液體進口（18）和氣液出口（19）分別設置在上下頂板（9）上，并連通到環壓密封腔（13）內；所述滲透泡沫鋼（7）和擋板（8）通過頂板（9）進行軸向定位，所述頂板（9）與端蓋（10）采用螺紋連接方式連接；

所述的水合物反應模型單元（1）上設有溫度探頭（2）和壓力探頭（3），另外在上下擋板（8）處還設置有超聲波探頭（4）；所述溫度探頭（2）下放至巖心模型（Z）的1/2半徑處，并連接到第一溫度傳感器（20）；壓力探頭（3）設置在巖心模型（Z）表面，貼近膠套（5），并連接到壓力傳感器（21）；超聲波探頭（4）置于擋板（8）處，貼近巖心模型（Z），連接到超聲波裝置（22）；在水合物反應模型單元（1）的氣體進口（16）、下液體進口（17）、上液體進口（18）和氣液出口（19）分別設置有第一管道壓力傳感器（36）、第二管道壓力傳感器（60）、第三管道壓力傳感器（74），實時監測壓力，在下液體進口（17）還設有鎧裝溫度傳感器（59），用于熱激發開采水合物時注熱溫度監測。