[發(fā)明專利]一種天然氣水合物熱水分解前緣超聲波監(jiān)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810584968.1
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108572220A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明川
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02;G01N29/04
• 代理公司: 北京一格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11316
• 代理人: 楊寶根

本發(fā)明涉及一種天然氣水合物熱水分解前緣超聲波監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括發(fā)生器機(jī)構(gòu)、填砂水合物模型、注氣機(jī)構(gòu)、超聲波監(jiān)測機(jī)構(gòu)和氣液分離機(jī)構(gòu)；本發(fā)明中通過在水合物填砂模型中采用水平井網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，使得蒸汽和熱水的熱量在開采天然氣水合物的時(shí)候能夠均勻散開，采用的超聲波發(fā)生器利用超聲波探頭設(shè)定的參數(shù)持續(xù)探測天然氣水合物的分解過程，獲取超聲波探測模擬實(shí)驗(yàn)天然氣水合物在注熱分解過程中分解前緣移動(dòng)規(guī)律的詳細(xì)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣開發(fā)勘探領(lǐng)域，尤其涉及一種天然氣水合物熱水分解前緣超聲波監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著陸上石油石化能源的日益枯竭，人類在不斷尋找新的能源。天然氣水合物作為一種重要而清潔的潛在能源，正受到各國科學(xué)家和各國政府的重視。獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)與分子空間構(gòu)型決定了天然氣水合物獨(dú)特的高濃集氣體的能力，單位體積天然氣水合物可釋放出160 ～ 180 倍體積甲烷氣體。據(jù)估算，9O% 的海洋具備天然氣水合物的賦存條件。據(jù)此，目前估算全球天然氣水合物含碳量為全球化石燃料（石油、天然氣和煤）含碳量的兩倍。從這個(gè)意義上說，天然氣水合物成為22 世紀(jì)清潔高效的替代性能源資源基本屬于不爭的事實(shí)，天然氣水合物礦藏的發(fā)現(xiàn)、勘探、開發(fā)與研究極具價(jià)值。

天然氣水合物在地層儲存環(huán)境（低溫、高壓）下以固體狀態(tài)存在，而在開采過程中由于減壓或升溫的原因，將分解成水和天然氣。天然氣水合物的開發(fā)必須控制固體向液體、氣體的分解，控制采收過程中分解的氣體和水會(huì)再次形成天然氣水合物。這是天然氣水合物開采的技術(shù)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種天然氣水合物熱水分解前緣超聲波監(jiān)測系統(tǒng)，能夠解決研究天然氣水合物在熱水分解前緣難以詳細(xì)的監(jiān)測天然氣水合物分解狀態(tài)的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種天然氣水合物熱水分解前緣超聲波監(jiān)測系統(tǒng)，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：包括發(fā)生器機(jī)構(gòu)、填砂水合物模型、注氣機(jī)構(gòu)、超聲波監(jiān)測機(jī)構(gòu)和氣液分離機(jī)構(gòu)；

所述發(fā)生器機(jī)構(gòu)設(shè)置在填砂水合物模型的輸入端，所述發(fā)生器機(jī)構(gòu)包括注入泵、蒸汽發(fā)生器和熱水發(fā)水器；所述蒸汽發(fā)生器和熱水發(fā)水器并聯(lián)設(shè)置，蒸汽發(fā)生器的兩端和熱水發(fā)水器的兩端分別設(shè)置有控制閥；所述注入泵連接在并聯(lián)后的蒸汽發(fā)生器和熱水發(fā)水器的一端，并聯(lián)后的蒸汽發(fā)生器和熱水發(fā)水器的另一端連接在填砂水合物模型的輸入端；

所述填砂水合物模型設(shè)置在一制冷艙內(nèi)；所述填砂水合物模型包括模型管和水平井網(wǎng)；所述模型管中設(shè)置有一容納水平井網(wǎng)的容納腔，模型管的兩端分別設(shè)置有輸入端與輸出端；所述超聲波監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括聲波探頭和聲波發(fā)生器，所述填砂水合物模型的輸入端與輸出端分別設(shè)置有聲波探頭且聲波探頭與聲波發(fā)生器相連；所述水平井網(wǎng)的一端設(shè)置在模型管的容納腔中與模型管的輸入端相連；

所述注氣機(jī)構(gòu)設(shè)置在填砂水合物模型的模型管輸入端的旁側(cè)，所述注氣機(jī)構(gòu)包括空壓機(jī)、增壓泵、儲氣罐、調(diào)壓閥和定容室；所述空壓機(jī)、增壓泵、儲氣罐和調(diào)壓閥依次串聯(lián)后連接在填砂水合物模型上；所述定容室并聯(lián)在調(diào)壓閥與填砂水合物模型的輸入端之間；

所述氣液分離機(jī)構(gòu)與模型管的輸出端相連，氣液分離機(jī)構(gòu)包括輸出閥、氣液分離器、回壓閥和緩沖罐；所述輸出閥的一端與模型管的輸出端相連，輸出閥的另一端與氣液分離器串聯(lián)；所述回壓閥的一端與氣液分離器串聯(lián)，回壓閥的另一端為該模擬填砂模型系統(tǒng)的出口；所述緩沖罐與回壓閥并聯(lián)，所述緩沖罐與回壓閥并聯(lián)的管路上還并聯(lián)有一手搖泵。

進(jìn)一步的，所述填砂水合物模型的模型管上垂直設(shè)置有若干延伸至模型管內(nèi)的測溫探頭。

進(jìn)一步的，所述模型管的輸入端設(shè)置有一注入壓力測試表，模型管的輸出端在輸出閥與氣液分離器之間設(shè)置有一輸出壓力測試表。