一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置及方法，該裝置包括一高低溫試驗(yàn)箱，一設(shè)置在高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)的高壓反應(yīng)釜，一與高壓反應(yīng)釜的進(jìn)料口相連的進(jìn)料系統(tǒng)，一與高壓反應(yīng)釜的進(jìn)氣口相連的氣體增壓系統(tǒng)，一與高壓反應(yīng)釜的出氣口相連的分離系統(tǒng)，一設(shè)置在高壓反應(yīng)釜上端的成像系統(tǒng)，一設(shè)置在高壓反應(yīng)釜內(nèi)的磁力攪拌系統(tǒng)，以及一用來監(jiān)測高溫反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力及監(jiān)測高溫反應(yīng)釜的進(jìn)氣口和出氣口處流量的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。本發(fā)明能夠模擬真實(shí)海洋深水井的溫壓條件，并能精確監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，能實(shí)時(shí)監(jiān)測水合物生成及分解時(shí)的熱力學(xué)變化，從而更精確的測量出鉆井液的流變性參數(shù)。本發(fā)明操作簡單，測量準(zhǔn)確度高，它可以廣泛應(yīng)用于各類鉆井液的流變性測量過程中。
【專利說明】一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬試驗(yàn)裝置及方法，具體涉及一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋深水鉆井作業(yè)環(huán)境惡劣，操作條件復(fù)雜，其中之一便是鉆井液中容易形成天然氣水合物。天然氣水合物的存在對鉆井安全和完井效率有嚴(yán)重威脅，其不僅可能堵塞環(huán)空通道、BOP (防噴器)和凡爾/壓井管線，妨礙油井的壓力監(jiān)控，限制鉆柱活動，造成鉆井事故。同時(shí)，天然氣水合物的形成會消耗鉆井液中的水，使重金屬沉降，使鉆井液粘度增大，性能下降。此外，天然氣水合物返到地面時(shí)也會造成危險(xiǎn)，甚至威脅作業(yè)人員的生命安全，因?yàn)閘m3的氣體水合物會產(chǎn)生170m3的氣體，它們沖出井口時(shí)可能會造成爆炸和火災(zāi)。
[0003]為了預(yù)防和消除氣體水合物的危害，需要對氣體水合物的性能進(jìn)行全方面研究，包括氣體水合物的理化性能、水合物的生成和分解條件等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能清晰觀察天然氣水合物的生成及分解，并能通過監(jiān)控反應(yīng)釜內(nèi)溫度和壓力的變化預(yù)測水合物生成條件的可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置包括:一高低溫試驗(yàn)箱，一設(shè)置在所述高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)的高壓反應(yīng)釜，一與所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)料口相連的進(jìn)料系統(tǒng)，一與所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)氣口相連的氣體增壓系統(tǒng)，一與所述高壓反應(yīng)釜的出氣口相連的分離系統(tǒng)，一設(shè)置在所述高壓反應(yīng)釜上端的成像系統(tǒng)，一設(shè)置在所述高壓反應(yīng)釜內(nèi)的磁力攪拌系統(tǒng)，以及一用來監(jiān)測所述高溫反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力及監(jiān)測所述高溫反應(yīng)釜的進(jìn)氣口和出氣口處流量的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
[0006]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述進(jìn)料系統(tǒng)主要由高壓氮?dú)馄?、鉆井液儲罐、調(diào)壓閥及氣驅(qū)液入口閥組成；所述高壓氮?dú)馄颗c所述鉆井液儲罐的一端相連，中間設(shè)置有所述調(diào)壓閥；所述鉆井液儲罐的另一端與所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)料口相連，中間設(shè)置有所述氣驅(qū)液入口閥。
[0007]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述氣體增壓系統(tǒng)主要由甲烷/天然氣氣瓶、氣體增壓泵、高壓緩沖罐、壓力監(jiān)測表及氣體入口閥組成；所述甲烷/天然氣氣瓶與所述氣體增壓泵的進(jìn)氣端相連，中間設(shè)置有所述壓力監(jiān)測表；所述氣體增壓泵的出氣端與所述高壓緩沖罐的進(jìn)氣端相連，所述高壓緩沖罐的出氣端與所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)氣口相連，中間設(shè)置有所述壓力監(jiān)測表和氣體入口閥。
[0008]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述高壓反應(yīng)釜包括一頂部敞口、底部封閉的反應(yīng)釜筒體，所述反應(yīng)釜筒體的側(cè)壁上設(shè)置有與其內(nèi)部腔體相連通的進(jìn)料口、進(jìn)氣口、出料口和出氣口 ；所述反應(yīng)釜筒體的底部開設(shè)有一通孔，該通孔的下方設(shè)置一下部密封蓋，所述磁力攪拌系統(tǒng)的攪拌頭穿過所述下部密封蓋后由該通孔穿入所述反應(yīng)釜筒體內(nèi)部，并通過所述下部密封蓋實(shí)現(xiàn)所述反應(yīng)釜筒體底部的密封，所述磁力攪拌系統(tǒng)的驅(qū)動部分則固定在所述高低溫試驗(yàn)箱的底部；所述反應(yīng)釜筒體的頂部設(shè)置一中空的上部密封蓋，所述上部密封蓋內(nèi)沿軸向密封連接一上部視窗，所述成像系統(tǒng)設(shè)置在所述上部密封蓋的上方；所述反應(yīng)釜筒體的出料口處設(shè)置有一液體出口閥。
[0009]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述反應(yīng)釜筒體的側(cè)壁上設(shè)置有條形視窗，且所述條形視窗外側(cè)設(shè)置有冷光源；所述上部密封蓋采用螺口式快開結(jié)構(gòu)。
[0010]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述分離系統(tǒng)包括一分離器和氣體出口閥，所述分離器的進(jìn)氣端與所述高壓反應(yīng)釜的出氣口相連，中間設(shè)置有所述氣體出口閥。
[0011]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括設(shè)置在所述高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度傳感器和壓力傳感器，設(shè)置在所述甲烷/天然氣氣瓶與所述氣體增壓泵之間的流量控制器，設(shè)置在所述分離器的出氣端處的流量計(jì)，以及與所述成像系統(tǒng)、溫度傳感器、壓力傳感器、流量控制器和流量計(jì)電連接的計(jì)算機(jī)。
[0012]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度能在-40-50°C之間任意調(diào)節(jié)。
[0013]一種采用上述裝置進(jìn)行的可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)方法，其包括以下步驟:
[0014]I)操作前現(xiàn)將鉆井液調(diào)配好，打開鉆井液儲罐上部堵頭將液體倒入容器中，并將堵頭密封好；
[0015]2)開啟計(jì)算機(jī)，打開到數(shù)據(jù)采集頁并編制編號，開始記錄數(shù)據(jù)；
[0016]3)打開高壓氮?dú)馄块y門并將調(diào)壓閥調(diào)到1.2MPa左右，然后打開氣驅(qū)液入口閥將液體慢慢注入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，并根據(jù)液體的稀稠度來調(diào)節(jié)壓力，一般在0.5?IMPa之間；當(dāng)注入液體體積接近高壓反應(yīng)釜一半容積時(shí)，關(guān)閉氣驅(qū)液入口閥，同時(shí)關(guān)閉調(diào)壓閥和高壓氮?dú)馄块y門；
[0017]4)打開甲烷/天然氣氣瓶閥門并跳崖至2MPa左右，然后重復(fù)以下操作2?3次:打開氣體入口閥將甲烷/天然氣注入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再關(guān)閉氣體入口閥，打開氣體出口閥，將高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力降平衡后，關(guān)閉氣體出口閥再將氣體入口閥打開，再將甲烷/天然氣注入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再將氣體出口閥打開，將高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力降平衡后，關(guān)閉氣體出口閥；
[0018]5)等到計(jì)算機(jī)顯示高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力穩(wěn)定后打開氣體增壓泵，向高壓反應(yīng)釜內(nèi)泵入甲烷/天然氣至設(shè)定壓力，一般10?35MPa之間；等到壓力達(dá)到后關(guān)閉增壓泵開關(guān)和氣體入口閥門；
[0019]6)靜置一段時(shí)間后，開啟高低溫試驗(yàn)箱和磁力攪拌系統(tǒng)，并使低溫試驗(yàn)箱內(nèi)部達(dá)到設(shè)定溫度，一般在2?3°C ;計(jì)算機(jī)記錄降溫過程的壓力、溫度和流量變化，同時(shí)開啟成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓反應(yīng)釜內(nèi)水合物生成及分解情況；
[0020]7)等到反應(yīng)完成后打開氣體出口閥，混合氣體進(jìn)入分離器進(jìn)行分離；等到壓力降至平衡后，打開出料口的液體出口閥，等液體流干后，關(guān)閉氣體出口閥和液體出口閥；
[0021]8)打開高壓反應(yīng)釜的上部密封蓋，取出反應(yīng)物后，將上部密封蓋擰緊待進(jìn)行下一次試驗(yàn)操作。
[0022]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明的高壓反應(yīng)釜上設(shè)有上部視窗，成像系統(tǒng)通過冷光源照射可清晰監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)水合物生成及分解情況。2、本發(fā)明由于在高壓釜體內(nèi)設(shè)置了磁力攪拌系統(tǒng)，既保證了反應(yīng)釜的密封性，也能使鉆井液在反應(yīng)釜內(nèi)的流動性，可進(jìn)行動態(tài)水合物生產(chǎn)試驗(yàn)。3、本發(fā)明由于在高壓釜體設(shè)有溫度和壓力傳感器，能精確監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，能時(shí)時(shí)監(jiān)測水合物生成及分解時(shí)的熱力學(xué)變化。本發(fā)明能夠模擬真實(shí)海洋深水井的溫壓條件，從而更精確的測量出鉆井液的流變性參數(shù)。本發(fā)明操作簡單，測量準(zhǔn)確度高，它可以廣泛應(yīng)用于各類鉆井液的流變性測量過程中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對本發(fā)明的限制。
[0024]圖1是本發(fā)明的整體流程圖；
[0025]圖2是本發(fā)明反應(yīng)釜一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明反應(yīng)釜另一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0028]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置主要由進(jìn)料系統(tǒng)1、氣體增壓系統(tǒng)2、高壓反應(yīng)釜3、高低溫試驗(yàn)箱4、成像系統(tǒng)5、磁力攪拌系統(tǒng)6、分離系統(tǒng)7以及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)8組成。其中，進(jìn)料系統(tǒng)I與高壓反應(yīng)釜3的進(jìn)料口相連，氣體增壓系統(tǒng)2與高壓反應(yīng)釜3的進(jìn)氣口相連，高壓反應(yīng)釜3的出氣口與分離系統(tǒng)7相連。高壓反應(yīng)釜3設(shè)置在高低溫試驗(yàn)箱4內(nèi)，成像系統(tǒng)5設(shè)置在高壓反應(yīng)釜3上端，磁力攪拌系統(tǒng)6設(shè)置在高壓反應(yīng)釜3內(nèi)。
[0029]如圖1所示，進(jìn)料系統(tǒng)I主要由高壓氮?dú)馄?1、鉆井液儲罐12、調(diào)壓閥13及氣驅(qū)液入口閥14組成。高壓氮?dú)馄?1與鉆井液儲罐12的一端相連，中間設(shè)置有調(diào)壓閥13 ;鉆井液儲罐12的另一端與高壓反應(yīng)釜3的進(jìn)料口相連，中間設(shè)置有氣驅(qū)液入口閥14。
[0030]氣體增壓系統(tǒng)2主要由甲烷/天然氣氣瓶21、氣體增壓泵22、高壓緩沖罐23、壓力監(jiān)測表24及氣體入口閥25組成。甲烷/天然氣氣瓶21與氣體增壓泵22的進(jìn)氣端相連，中間設(shè)置有壓力監(jiān)測表24 ;氣體增壓泵22的出氣端與高壓緩沖罐23的進(jìn)氣端相連，高壓緩沖罐23的出氣端與高壓反應(yīng)釜3的進(jìn)氣口相連，中間設(shè)置有壓力監(jiān)測表24和氣體入口閥25。
[0031]如圖2、圖3所示，高壓反應(yīng)釜3包括一頂部敞口、底部封閉的反應(yīng)釜筒體31，反應(yīng)釜筒體31的側(cè)壁上設(shè)置有與其內(nèi)部腔體相連通的進(jìn)料口、進(jìn)氣口、出料口和出氣口。反應(yīng)釜筒體31的底部開設(shè)有一通孔，該通孔的下方設(shè)置一下部密封蓋32，磁力攪拌系統(tǒng)6的攪拌頭穿過下部密封蓋32后由該通孔穿入反應(yīng)釜筒體31內(nèi)部，并通過下部密封蓋32實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜筒體31底部的密封，磁力攪拌系統(tǒng)6的驅(qū)動部分則固定在高低溫試驗(yàn)箱4的底部。反應(yīng)釜筒體31的頂部設(shè)置一中空的上部密封蓋33，上部密封蓋33內(nèi)沿軸向密封連接一上部視窗34，成像系統(tǒng)5設(shè)置在上部密封蓋33的上方，以通過上部視窗34監(jiān)測高壓反應(yīng)釜3內(nèi)水合物生成及分解情況。反應(yīng)釜筒體31的出料口處還設(shè)置有一液體出口閥35 (如圖1所示)。
[0032]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，反應(yīng)爸筒體31的側(cè)壁上設(shè)置有條形視窗36,條形視窗36外側(cè)設(shè)置有冷光源37，這樣通過冷光源37的照射成像系統(tǒng)5可更清晰高壓反應(yīng)釜3內(nèi)實(shí)施情況。
[0033]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上部密封蓋33采用螺口式快開結(jié)構(gòu)，從而可以方便地拆裝上部密封蓋33。
[0034]如圖1所示，分離系統(tǒng)7包括一分離器71和氣體出口閥72，分離器7的進(jìn)氣端與高壓反應(yīng)釜3的出氣口相連，中間設(shè)置有氣體出口閥72。
[0035]數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)8包括設(shè)置在高壓反應(yīng)釜3內(nèi)溫度傳感器81和壓力傳感器82，設(shè)置在甲烷/天然氣氣瓶21與氣體增壓泵22之間的流量控制器83，設(shè)置在分離器71的出氣端處的流量計(jì)84，以及與成像系統(tǒng)5、溫度傳感器81、壓力傳感器82、流量控制器83和流量計(jì)84電連接的計(jì)算機(jī)85。溫度傳感器81和壓力傳感器82主要監(jiān)測高溫反應(yīng)釜3內(nèi)的溫度和壓力，流量控制器83和流量計(jì)84主要監(jiān)測進(jìn)氣口和出氣口的流量。
[0036]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，高低溫試驗(yàn)箱4內(nèi)的溫度可在-40-50°C之間任意調(diào)節(jié)。
[0037]根據(jù)上述實(shí)施例提供的可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，本發(fā)明還提出了一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)方法，其包括以下步驟:
[0038]I)操作前現(xiàn)將鉆井液調(diào)配好，打開鉆井液儲罐12上部堵頭將液體倒入容器中(一般情況下加至1.5L左右為宜)，并將堵頭密封好；
[0039]2)開啟計(jì)算機(jī)84，打開到數(shù)據(jù)采集頁并編制編號，開始記錄數(shù)據(jù)；
[0040]3)打開高壓氮?dú)馄?1閥門并將調(diào)壓閥13調(diào)到1.2MPa左右，然后打開氣驅(qū)液入口閥14將液體慢慢注入高壓反應(yīng)釜3內(nèi)，并根據(jù)鉆井液的稀稠度來調(diào)節(jié)壓力，一般在0.5?IMPa之間；當(dāng)注入液體體積接近高壓反應(yīng)釜3—半容積時(shí)，關(guān)閉氣驅(qū)液入口閥14，同時(shí)關(guān)閉調(diào)壓閥13和高壓氮?dú)馄?1閥門；
[0041]4)打開甲烷/天然氣氣瓶21閥門并跳崖至2MPa左右，然后打開氣體入口閥25將甲烷/天然氣注入高壓反應(yīng)釜3內(nèi)，再關(guān)閉氣體入口閥25，打開氣體出口閥72，將高壓反應(yīng)釜3內(nèi)壓力降平衡后，關(guān)閉氣體出口閥72再將氣體入口閥25打開，再將甲烷/天然氣注入高壓反應(yīng)釜3內(nèi)，再將氣體出口閥72打開，將高壓反應(yīng)釜3內(nèi)壓力降平衡后，關(guān)閉氣體出口閥72。如此重復(fù)操作2?3次，即可用甲烷/天然氣將高壓反應(yīng)釜3內(nèi)空氣盡量驅(qū)除干凈；
[0042]5)等到計(jì)算機(jī)85顯示高壓反應(yīng)釜3內(nèi)壓力穩(wěn)定后打開氣體增壓泵22，向高壓反應(yīng)釜3內(nèi)泵入甲烷/天然氣至設(shè)定壓力，一般10?35MPa之間；等到壓力達(dá)到后關(guān)閉增壓泵22和氣體入口閥門25 ；
[0043]6)靜置一段時(shí)間后，開啟高低溫試驗(yàn)箱4和磁力攪拌系統(tǒng)6，并使低溫試驗(yàn)箱4內(nèi)部達(dá)到設(shè)定溫度，一般在2?3°C計(jì)算機(jī)85記錄降溫過程的壓力、溫度和流量變化，同時(shí)開啟成像系統(tǒng)5實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓反應(yīng)釜3內(nèi)水合物生成及分解情況；
[0044]7)等到反應(yīng)完成后打開氣體出口閥，混合氣體進(jìn)入分離器71進(jìn)行分離；等到壓力降至平衡后，打開出料口的液體出口閥35，等液體流干后，關(guān)閉氣體出口閥72和液體出口閥35 ；
[0045]8)打開高壓反應(yīng)釜3的上部密封蓋33，取出反應(yīng)物后，將上部密封蓋33擰緊待進(jìn)行下一次試驗(yàn)操作。[0046]上述各實(shí)施例僅用于對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置包括: 一高低溫試驗(yàn)箱， 一設(shè)置在所述高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)的高壓反應(yīng)釜， 一與所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)料口相連的進(jìn)料系統(tǒng)， 一與所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)氣口相連的氣體增壓系統(tǒng)， 一與所述高壓反應(yīng)釜的出氣口相連的分離系統(tǒng)， 一設(shè)置在所述高壓反應(yīng)釜上端的成像系統(tǒng)， 一設(shè)置在所述高壓反應(yīng)釜內(nèi)的磁力攪拌系統(tǒng)，以及 一用來監(jiān)測所述高溫反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和壓力及監(jiān)測所述高溫反應(yīng)釜的進(jìn)氣口和出氣口處流量的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述進(jìn)料系統(tǒng)主要由高壓氮?dú)馄?、鉆井液儲罐、調(diào)壓閥及氣驅(qū)液入口閥組成；所述高壓氮?dú)馄颗c所述鉆井液儲罐的一端相連，中間設(shè)置有所述調(diào)壓閥；所述鉆井液儲罐的另一端與所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)料口相連，中間設(shè)置有所述氣驅(qū)液入口閥。
3.如權(quán)利要求1所述的一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述氣體增壓系統(tǒng)主要由甲烷/天然氣氣瓶、氣體增壓泵、高壓緩沖罐、壓力監(jiān)測表及氣體入口閥組成；所述甲烷/天然氣氣瓶與所述氣體增壓泵的進(jìn)氣端相連，中間設(shè)置有所述壓力監(jiān)測表；所述氣體增壓泵的出氣 端與所述高壓緩沖罐的進(jìn)氣端相連，所述高壓緩沖罐的出氣端與所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)氣口相連，中間設(shè)置有所述壓力監(jiān)測表和氣體入口閥。
4.如權(quán)利要求2所述的一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述氣體增壓系統(tǒng)主要由甲烷/天然氣氣瓶、氣體增壓泵、高壓緩沖罐、壓力監(jiān)測表及氣體入口閥組成；所述甲烷/天然氣氣瓶與所述氣體增壓泵的進(jìn)氣端相連，中間設(shè)置有所述壓力監(jiān)測表；所述氣體增壓泵的出氣端與所述高壓緩沖罐的進(jìn)氣端相連，所述高壓緩沖罐的出氣端與所述高壓反應(yīng)釜的進(jìn)氣口相連，中間設(shè)置有所述壓力監(jiān)測表和氣體入口閥。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述高壓反應(yīng)釜包括一頂部敞口、底部封閉的反應(yīng)釜筒體，所述反應(yīng)釜筒體的側(cè)壁上設(shè)置有與其內(nèi)部腔體相連通的進(jìn)料口、進(jìn)氣口、出料口和出氣口 ；所述反應(yīng)釜筒體的底部開設(shè)有一通孔，該通孔的下方設(shè)置一下部密封蓋，所述磁力攪拌系統(tǒng)的攪拌頭穿過所述下部密封蓋后由該通孔穿入所述反應(yīng)釜筒體內(nèi)部，并通過所述下部密封蓋實(shí)現(xiàn)所述反應(yīng)釜筒體底部的密封，所述磁力攪拌系統(tǒng)的驅(qū)動部分則固定在所述高低溫試驗(yàn)箱的底部；所述反應(yīng)釜筒體的頂部設(shè)置一中空的上部密封蓋，所述上部密封蓋內(nèi)沿軸向密封連接一上部視窗，所述成像系統(tǒng)設(shè)置在所述上部密封蓋的上方；所述反應(yīng)釜筒體的出料口處設(shè)置有一液體出口閥。
6.如權(quán)利要求5所述的一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述反應(yīng)釜筒體的側(cè)壁上設(shè)置有條形視窗，且所述條形視窗外側(cè)設(shè)置有冷光源；所述上部密封蓋采用螺口式快開結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1或2或3或4或6所述的一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述分離系統(tǒng)包括一分離器和氣體出口閥，所述分離器的進(jìn)氣端與所述高壓反應(yīng)釜的出氣口相連，中間設(shè)置有所述氣體出口閥。
8.如權(quán)利要求7所述的一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括設(shè)置在所述高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度傳感器和壓力傳感器，設(shè)置在所述甲烷/天然氣氣瓶與所述氣體增壓泵之間的流量控制器，設(shè)置在所述分離器的出氣端處的流量計(jì)，以及與所述成像系統(tǒng)、溫度傳感器、壓力傳感器、流量控制器和流量計(jì)電連接的計(jì)算機(jī)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度能在-40-500C之間任意調(diào)節(jié)。
10.一種采用如權(quán)利要求1到9任一項(xiàng)所述裝置進(jìn)行的可視化天然氣水合物模擬試驗(yàn)方法，其包括以下步驟: 1)操作前現(xiàn)將鉆井液調(diào)配好，打開鉆井液儲罐上部堵頭將液體倒入容器中，并將堵頭密封好； 2)開啟計(jì)算機(jī)，打開到數(shù)據(jù)采集頁并編制編號，開始記錄數(shù)據(jù)； 3)打開高壓氮?dú)馄块y門并將調(diào)壓閥調(diào)到1.2MPa左右，然后打開氣驅(qū)液入口閥將液體慢慢注入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，并根據(jù)液體的稀稠度來調(diào)節(jié)壓力，一般在0.5~IMPa之間；當(dāng)注入液體體積接近高壓反應(yīng)釜一半容積時(shí)，關(guān)閉氣驅(qū)液入口閥，同時(shí)關(guān)閉調(diào)壓閥和高壓氮?dú)馄块y門； 4)打開甲烷/天然氣氣瓶閥門并跳崖至2MPa左右，然后重復(fù)以下操作2~3次:打開氣體入口閥將甲烷/天然氣注入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再關(guān)閉氣體入口閥，打開氣體出口閥，將高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力降平衡后，關(guān)閉氣體出口閥再將氣體入口閥打開，再將甲烷/天然氣注入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再將氣體出口閥打開，將高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力降平衡后，關(guān)閉氣體出口閥； 5)等到計(jì)算機(jī)顯示高壓反應(yīng)釜內(nèi)壓力穩(wěn)定后打開氣體增壓泵，向高壓反應(yīng)釜內(nèi)泵入甲烷/天然氣至設(shè)定壓力，一般10~35MPa之間；等到壓力達(dá)到后關(guān)閉增壓泵開關(guān)和氣體入口閥門； 6)靜置一段時(shí)間后，開啟高低溫試驗(yàn)箱和磁力攪拌系統(tǒng)，并使低溫試驗(yàn)箱內(nèi)部達(dá)到設(shè)定溫度，一般在2~3°C ;計(jì)算機(jī)記錄降溫過程的壓力、溫度和流量變化，同時(shí)開啟成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓反應(yīng)釜內(nèi)水合物生成及分解情況； 7)等到反應(yīng)完成后打開氣體出口閥，混合氣體進(jìn)入分離器進(jìn)行分離；等到壓力降至平衡后，打開出料口的液體出口閥，等液體流干后，關(guān)閉氣體出口閥和液體出口閥； 8)打開高壓反應(yīng)釜的上部密封蓋，取出反應(yīng)物后，將上部密封蓋擰緊待進(jìn)行下一次試驗(yàn)操作。
【文檔編號】G01N33/00GK103645285SQ201310692731
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】周建良, 向興金, 蔣世全, 許亮斌, 羅洪斌, 舒福昌, 石磊, 田波, 江引余, 周定照, 李迅科, 武治強(qiáng) 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 長江大學(xué)