[實(shí)用新型]小型高壓原位氣水合物綜合實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721440232.4
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN207408375U
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王趙;李勁;楊亮;魏要麗;林仕偉;陳文欽;巫志玉
• 申請（專利權(quán)）人: 海南大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N21/65
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型公開了小型高壓原位氣水合物綜合實(shí)驗(yàn)裝置，包括：上底座，上底座上開設(shè)有藍(lán)寶石光學(xué)窗口；下基座，下基座上設(shè)置有帶有熱電偶的樣品腔和參比腔；壓力傳感器，壓力傳感器安裝于下基座底部；冷卻池，冷卻池位于下基座下部，并與其共同構(gòu)成一容置空間，壓力傳感器設(shè)置于該容置空間內(nèi)；千斤頂，千斤頂位于冷卻池下部，并與冷卻池底部接觸；下底座，下底座設(shè)置于千斤頂下部，并與千斤頂?shù)撞拷佑|；立柱，立柱連接在上底座和下底座之間；其中，在上底座和下基座之間預(yù)留空間，以便在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)安放外部封墊。本實(shí)用新型能夠在幾個(gè)到幾十兆帕的壓力范圍內(nèi)對水合物樣品進(jìn)行差熱、光學(xué)及微觀結(jié)構(gòu)原位觀測實(shí)驗(yàn)，因此具備良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及高壓原位測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種小型高壓原位氣水合物綜合實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

一般來說，壓力可改變物質(zhì)內(nèi)部的各種相互作用，改變物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。因此，高壓下物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是高壓科學(xué)領(lǐng)域的重要課題。但在高壓條件下測量各種物理及化學(xué)過程應(yīng)該在原位條件下進(jìn)行，高壓原位測量實(shí)驗(yàn)裝置是高壓科學(xué)研究的重要工具。

氣水合物是由氣體分子與水分子在高壓和低溫條件下形成的一種固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)。從微觀結(jié)構(gòu)上看，氣水合物是由水分子作為主體組成多面體的籠而氣體分子作為客體分子被關(guān)入其中的一類重要物質(zhì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種氣體分子可作為客體分子而形成氣水合物，這些氣體分子有甲烷、二氧化碳等（E. D. Sloan, Jr., Clathrate Hydrates of NaturalGases (Marcel Dekker, NewYork, 1998), 2nd ed ）。最近二十多年來，在海底沉積物和永久凍土層中，發(fā)現(xiàn)有大量的天然氣水合物（主要成分為甲烷水合物）。天然氣水合物的形成必須同時(shí)具備三個(gè)條件：一是低溫（0～10℃）、二是高壓（＞3MPa）、三是充足的氣源。由于形成條件的制約，天然氣水合物通常僅分布在海洋大陸架外的陸坡、深海和深湖以及永久冰土帶。大約27％的陸地（極地冰川冰土帶和冰雪高山凍結(jié)巖）和90％的大洋水域是天然氣水合物的潛在區(qū)，其中大洋水域的30％可能是其氣藏的發(fā)育區(qū)。據(jù)估計(jì)天然氣水合物潛在資源量是目前石油、煤等的兩倍，經(jīng)測算1立方米的天然氣水合物可產(chǎn)出甲烷氣164立方米和水0．8立方米，能量密度高。被公認(rèn)為是21世紀(jì)的潛在新型能源。世界主要國家都積極開展對天然氣水合物的勘探和研究。我國于2017年在南海試開采天然氣水合物獲得成功，成為世界上唯一在海底試開采天然氣水合物的國家。

CH4的溫室效應(yīng)比CO2要大得多，如果開采利用不當(dāng)可能導(dǎo)致天然氣水合物的離散而加劇全球變暖的趨勢。此外，天然氣水合物決定著海底沉積物的物理特性，因此影響著海底的穩(wěn)定性。天然氣水合物在一定的壓力和低溫條件下是穩(wěn)定的，如果壓力減小或溫度增加就可能造成天然氣水合物的離解，從而造成地質(zhì)災(zāi)害。因此,天然氣水合物是一把雙刃劍，它既可能為人類提供巨量的能源，又可能導(dǎo)致災(zāi)難性的地球溫室效應(yīng)及引發(fā)海底崩塌與海洋災(zāi)害。

由于氣水合物是在高壓低溫條件下形成，開展高壓原位條件下對天然氣水合物的行為研究是對這一新型高效清潔能源進(jìn)行開發(fā)利用的當(dāng)然探索手段。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對上述問題，本實(shí)用新型提供一種小型高壓原位氣水合物綜合實(shí)驗(yàn)裝置，特點(diǎn)是能夠在幾個(gè)到幾十兆帕的壓力范圍內(nèi)對水合物樣品進(jìn)行差熱、光學(xué)及微觀結(jié)構(gòu)原位觀測實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

小型高壓原位氣水合物綜合實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括：

上底座，所述上底座上開設(shè)有藍(lán)寶石光學(xué)窗口；

下基座，所述下基座上設(shè)置有樣品腔和參比腔，所述樣品腔和參比腔中還設(shè)置有熱電偶；

壓力傳感器，所述壓力傳感器安裝于所述下基座底部；

冷卻池，所述冷卻池位于所述下基座下部，并與所述下基座共同構(gòu)成一容置空間，所述壓力傳感器設(shè)置于該容置空間內(nèi)；