[發明專利]一種用于輸氣管道內天然氣水合物膜生長沉積研究的實驗裝置和方法

有效

• 申請號: 202010467653.6
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111486795B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 宋光春;李玉星;王武昌;劉翠偉;胡其會;朱建魯;韓輝;張振楠
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G01N21/84
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及一種用于輸氣管道內天然氣水合物膜生長沉積研究的實驗裝置和方法，包括試驗管、儲水裝置、加熱裝置、供氣裝置、攝像裝置，試驗管豎直放置，試驗管的底部與儲水裝置連接，試驗管的外側壁設置冷卻管套，冷卻管套與加熱裝置連接，儲水裝置與供氣裝置連接，攝像裝置設置在試驗管的外側。全面系統的研究水合物膜生長沉積層的形成特性、生長特性、形態、厚度分布、孔隙度、干度。有助于研究輸氣管線內天然氣水合物的堵塞及防治技術。

技術領域

本發明屬于深水流動安全保障水合物防治技術領域，具體涉及一種用于輸氣管道內天然氣水合物膜生長沉積研究的實驗裝置和方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

天然氣水合物的生成需要低溫、高壓的外界條件，在油氣管道輸送過程中，當管道運行工況進入低溫、高壓區域時，天然氣水合物就容易在管道內生成。自1934年首次管道水合物堵塞現象被發現以來，隨著油氣資源的開發不斷向深水和超深水領域進軍，由管道內水合物生成和堵塞所引發的一系列問題已成為石油工業流動安全保障領域的研究熱點。因此，對油氣管線內天然氣水合物防治技術的研究就顯得尤為重要和突出。

針對油氣管線內水合物防治技術的研究，目前最有效的手段為開展實驗室實驗，對應的實驗裝置主要包括固定式反應釜、搖晃式反應釜以及各類不同尺寸的實驗環路。這些實驗裝置雖然都能在不同程度上模擬實際生產工況和過程，但是由于實驗裝置結構和實驗方法的原因，在使用上述這些傳統裝置進行實驗時，往往不能有效的區分水合物顆粒間聚集、水合物顆粒著床沉積、水合物顆粒管壁粘附沉積和水合物膜生長沉積對管道內水合物沉積層形成及水合物堵塞過程的影響。這就導致了實驗過程中難以針對某一具體的水合物現象展開專門和細致的研究。因此，目前國內外對水合物膜生長沉積的研究極度匱乏，對于管道內水合物膜生長沉積層形成特性、生長特性、形態、厚度分布、孔隙度和干度的認識較淺，亟待深入探索。

總之，目前現有的水合物實驗研究裝置大都無法對水合物膜生長沉積展開專門且系統的研究，對水合物膜生長沉積形成和生長的過程及其特征性質也缺乏認知。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種用于輸氣管道內天然氣水合物膜生長沉積研究的實驗裝置和方法。該裝置能夠全面系統的研究水合物膜生長沉積層的形成特性、生長特性、形態、厚度分布、孔隙度、干度，有助于研究輸氣管線內天然氣水合物的堵塞及防治技術。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

第一方面，一種用于輸氣管道內天然氣水合物膜生長沉積研究的實驗裝置，包括試驗管、儲水裝置、換熱裝置、供氣裝置、攝像裝置，試驗管豎直放置，試驗管的底部與儲水裝置連接，試驗管的外側壁設置冷卻管套，冷卻管套與換熱裝置連接，儲水裝置與供氣裝置連接，攝像裝置設置在試驗管的外側。

本發明通過試驗管與換熱裝置、儲水裝置、供氣裝置連接，試驗管內提供高壓和適合的溫度，使天然氣和水蒸氣在試驗管內生成天然氣水合物，天然氣水合物在試驗管內形成生長沉積層，然后利用攝像裝置觀察生長沉積層，得到厚度分布和表面形貌，然后根據反應的水和氣體的值得到耗氣量和耗水量，進而計算得到沉積層的體積、孔隙度和干度。

在一些實施例中，換熱裝置為恒溫水浴裝置，恒溫水浴裝置通過冷卻管道與冷卻管套連接。

在一些實施例中，試驗管的底部通過適配器與儲水裝置連接，適配器上設置可視窗?？梢噪S時觀察內部的天然氣水合物的生長情況。優選的，試驗管設置第一溫度傳感器。用于采集試驗管內壁的溫度。

在一些實施例中，儲水裝置的底部與加熱攪拌器連接，加熱攪拌器的攪拌裝置設置在儲水裝置內部。

在一些實施例中，儲水裝置分別設置第二溫度傳感器和壓力傳感器。