[發明專利]三軸應力下多飽和度水合物合成、分解試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201910488648.0
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110252222A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 梁偉;趙同彬;陳中偉;藍盛
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;G01N3/08;G01N15/08
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

本發明提供了一種三軸應力下多飽和度水合物合成、分解試驗裝置及方法，涉及室內試驗測試技術領域，包括氣體供應系統、水合物反應系統、氣水回收系統和數據采集系統，氣體供應系統用于提供氣源并控制進氣壓力，水合物反應系統包括反應裝置，氣體供應系統連接管路分別與多個反應裝置相連，反應裝置包括多個微型反應釜，在反應釜內完成水合物的合成和分解試驗，氣水回收系統包括背壓閥、氣水分離器和背壓容器，用于分類收集氣體和水，數據采集系統監測溫度、壓力、流量和時間等數據，以及利用該裝置進行試驗的方法。該裝置解決了測試不同飽和度水合物合成、分解需要分別試驗，試驗周期長的技術問題，還具有結構簡單，操作方便等優點。

技術領域

本發明涉及室內試驗測試技術領域，尤其是三軸應力下多飽和度的水合物合成、分解試驗裝置，以及利用該裝置進行水合物合成和分解試驗的方法。

背景技術

甲烷水合物，又被稱作“可燃冰”，是一種儲量高、能量密度大的新型能源，具有極高的資源價值，是油氣工業界長期研究熱點。但是由于天然氣水合物開采過程中存在相變過程，且原位天然氣水合物沉積物巖心獲取困難，天然氣水合物的基礎研究面臨巨大的挑戰。

甲烷水合物開采的基本思路是采用降壓、注熱、氣體置換或注入抑制劑等方法人為打破其相平衡條件，使其分解，但是由于水合物的不穩定性，原位水合物巖心的獲取比較困難，科研工作者實驗研究的第一步是在室內先合成水合物，再研究其分解過程。因此，水合物生成動力學和分解動力學的研究在水合物開采領域起著十分重要的作用。在進行水合物分解動力學實驗研究的過程中，由于水合物合成速度較慢，目前實驗設備使用的反應釜一次實驗過程只能合成一個飽和度標準的水合物，導致不同飽和度的水合物合成分解試驗，整個實驗周期較長，無法高效的對水合物的生成和分解動力學進行研究，需要對現有的室內試驗設備及水合物合成、分解試驗方法做進一步的改進。

發明內容

為解決測試不同飽和度水合物合成、分解需要分別試驗，試驗周期長的技術問題，本發明提供了一種三軸應力下多飽和度水合物合成、分解試驗裝置及方法，具體技術方案如下。

一種三軸應力下多飽和度水合物合成、分解試驗裝置，包括氣體供應系統、水合物反應系統、氣水回收系統和數據采集系統；氣體供應系統包括氣瓶、減壓閥、第一閥門和緩沖罐；氣瓶的出口處設置有減壓閥，氣瓶通過管路和緩沖罐相連，第一閥門設置在減壓閥和緩沖罐之間的管路上；水合物反應系統包括恒溫反應室和反應裝置，反應裝置設置多個微型反應釜，微型反應釜在連接管路上并聯設置，微型反應釜兩端的管路上設置有閥門；微型反應釜設置有密封蓋，試件放置在微型反應釜內，微型反應釜還設置有三軸應力加載機構，密封蓋上設置有進氣口和出氣口；氣水回收系統包括背壓閥、背壓容器、氣水分離裝置、稱重裝置和氣體收集器，背壓閥和反應裝置的出氣管路相連，背壓閥分別與背壓容器和氣水分離裝置相連，氣水分離裝置分別與稱重裝置和氣體收集器相連；數據采集系統包括氣壓表、溫度計、流量計和監測計算機。

優選的是，緩沖罐、微型反應釜和氣水回收系統均設置在恒溫反應室內。

優選的是，微型反應釜設置有5個，所述緩沖罐通過5條管路分別與第一微型反應釜、第二微型反應釜、第三微型反應釜、第四微型反應釜和第五微型反應釜相連。

進一步優選的是，第一微型反應釜的進氣管路上設置有第二閥門，出氣管路上設置有第三閥門；所述第二微型反應釜的進氣管路上設置有第四閥門，出氣管路上設置有第五閥門；所述第三微型反應釜的進氣管路上設置有第六閥門，出氣管路上設置有第七閥門；所述第四微型反應釜的進氣管路上設置有第八閥門，出氣管路上設置有第九閥門；所述第五微型反應釜的進氣管路上設置有第十閥門，出氣管路上設置有第十一閥門。

還優選的是，第一閥門和緩沖罐之間的管路上設置有第一氣壓表，所述反應裝置和背壓閥之間的管路上設置有第二氣壓表。

還優選的是，密封蓋上還設置有密封圈和密封螺母，所述微型反應釜包括微型反應釜體和反應釜外框架，微型反應釜體被密封蓋嚴密密封