水合物分解實驗方法及實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及天然水合物開采技術，尤其是一種水合物分解實驗方法及實驗裝置。
【背景技術】
[0002]天然氣水合物是一種儲量巨大、清潔的非常規能源資源，也是我國的戰略能源之一。國際上，在水合物試開采過程中，常規采用降壓、注熱技術開采水合物，但是上述技術的開采效率非常低下。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種水合物分解實驗方法及實驗裝置，用于克服現有技術中的缺陷，提高水合物的開采效率。
[0004]本發明提供一種水合物分解實驗方法，包括以下步驟:
[0005]步驟I，將水合物沉積物顆粒裝入填料管道中，推入壓力倉內，同時向管道中噴入水；水的溫度在5°C?30°C之間，水流速度與水合物沉積物顆粒推進速度的比例使得水與水合物沉積物顆粒的體積混合比在7:3以上；
[0006]步驟2，將壓力倉內的水合物沉積物顆粒與水混合，促使水合物分解；同時測量壓力倉內溫度和壓力分布，提供水合物分解信息；
[0007]步驟3，水合物沉積物顆粒在壓力倉內分解后，氣體和水通過過濾網向上流出，土顆粒沉落到壓力倉底部，記錄氣體、水和土顆粒的量；
[0008]步驟4，水合物沉積物顆粒分解結束后，將壓力倉內的土顆粒吸出；
[0009]步驟5，將管道中的活塞拉出，重新填置水合物沉積物顆粒，重復上述步驟I?步驟4過程，完成水合物沉積物顆粒與水摻混分解的實驗。
[0010]優選地，所述水合物沉積物顆粒的粒度在Imm?10_之間。
[0011]優選地，所述壓力倉內的壓力在8MPa?12MPa之間。
[0012]本發明還提供一種水合物分解實驗裝置，包括:
[0013]管道，一端封閉，一端與壓力倉連接，用于容納水合物沉積物顆粒，內部設置有能在外力作用下沿所述管道內壁移動并將水合物沉積物顆粒推入所述壓力倉的活塞；
[0014]泵，輸出端與所述活塞連接，并提供恒定速度和恒定壓力的驅動力；
[0015]供水系統，具有至少一噴射口，所述噴射口沿所述管道的長度方向布置，用于向所述管道內噴入水射流；
[0016]壓力倉，為水合物分解提供空間，內部設置有攪拌器，用于將其內的水合物沉積物顆粒與水攪拌均勻；
[0017]采氣管，用于采集氣體和水，設置在所述壓力倉頂部，采氣管底部設置有透水石。
[0018]優選地，還包括吸土裝置，設置在所述壓力倉底部，通過反復向所述壓力倉內部沖水和吸出將沉積在所述壓力倉底部的土顆粒吸出。
[0019]優選地，所述壓力倉側壁上設置有溫度傳感器。
[0020]本發明提供的水合物分解實驗方法及實驗裝置，將水合物沉積層中土與水合物的混合物以細顆粒形式采集，通過活塞推進和水射流方式將細顆粒裝入壓力倉體內，再輔助摻混、攪拌等使得水合物分解，可以實現水合物沉積物細顆粒的連續供應，又能夠通過水射流、摻混攪拌等加速水合物的分解，為水合物高效開采方法提供技術支持，在對流傳熱、多相分離等工程與技術領域也具有潛在的應用價值。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例提供的水合物分解實驗裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]參見圖1，本發明提供一種水合物分解實驗方法，包括以下步驟:
[0023]步驟I，將水合物沉積物顆粒裝入填料管道I中，然后開啟恒速恒壓泵2能夠以恒定速度和壓力推進活塞3，使得不銹鋼填料管道中的水合物沉積物顆粒不斷向壓力倉4內供料，同時開啟供水系統5向壓力倉4內噴入高速高壓水射流，水的溫度在5°C -30°C之間，水流速度與土顆粒推進速度成比例從而保證水與水合物沉積物顆粒的體積混合比在7:3以上；以填料管道直徑為4cm，活塞推進速度0.3m/s，射流口直徑5mm為例，向管道噴入水的速度約為45m/s。
[0024]步驟2，開啟壓力倉4內的攪拌器6，將壓力倉內的水合物沉積物顆粒與水均勻混合，促使水合物分解；同時通過溫度傳感器7和壓力傳感器8分別測量壓力倉4內溫度和壓力分布，提供水合物分解信息；
[0025]步驟3，水合物沉積物顆粒在壓力倉內分解后，氣體和水通過過濾網9向上經采氣管10流出，土顆粒沉落到壓力倉4底部，記錄氣體、水和土顆粒的量；
[0026]步驟4，水合物沉積物顆粒分解結束后，將壓力倉4內的土顆粒通過吸土裝置11吸出。
[0027]步驟5，將不銹鋼的用于填料的管道I中的活塞3拉出，重新填置水合物沉積物顆粒，重復上述步驟I?步驟4過程，完成水合物沉積物顆粒與水摻混分解的實驗。
[0028]上述實施例中，水合物沉積物顆粒的粒度在Imm?1mm之間。壓力倉內的壓力在8MPa?12MPa之間。優選為lOMPa。
[0029]本發明實施例還提供一種水合物分解實驗裝置，參見圖1，包括:
[0030]管道I，一端封閉，一端與壓力倉4連接，用于容納水合物沉積物顆粒，內部設置有能在外力作用下沿管道I內壁移動并將水合物沉積物顆粒推入壓力倉4的活塞；本實施例中采用不銹鋼材質，耐腐性能強。
[0031]恒速恒壓泵2，輸出端與活塞3連接，并提供恒定速度和恒定壓力的驅動力；
[0032]供水系統5，具有至少一噴射口，噴射口沿管道的長度方向布置，用于向管道內噴入高速高壓水射流；水射流與不銹鋼填料管道內的水合物沉積物顆粒混合，并降低活塞推進時水合物沉積物顆粒與不銹鋼填料管道壁的阻力；
[0033]壓力倉4，為水合物分解提供空間，內部設置有攪拌器6，用于將其內的水合物沉積物顆粒與水攪拌均勻；壓力倉4側壁上設置有溫度傳感器7和壓力傳感器8 ;
[0034]采氣管10，用于采集氣體和水，設置在壓力倉4頂部，采氣管6底部設置有透水石9。
[0035]上述實施例中，實驗裝置還包括吸土裝置11，設置在壓力倉4底部，通過沖水泵12反復向壓力倉4內部沖水，再通過抽水泵反復吸將沉積在壓力倉底部的土顆粒吸出。
[0036]攪拌器6改善水合物沉積物顆粒與水的均勻混合和接觸的表面積，水合物分解后，氣體和水可通過過濾網9 (只允許氣和水穿透)向上部采氣管10流動，而土顆粒則沉落到壓力倉4的底部，在不銹鋼填料管道一次輸送的水合物沉積物顆粒分解結束后，開啟吸土裝置11。
[0037]本發明提供的水合物分解實驗方法及實驗裝置，將水合物沉積層中土與水合物的混合物以細顆粒形式采集，通過活塞推進和水射流方式將細顆粒裝入壓力倉體內，再輔助摻混、攪拌等使得水合物分解，可以實現水合物沉積物細顆粒的連續供應，又能夠通過水射流、摻混攪拌等加速水合物的分解，為水合物高效開采方法提供技術支持，在對流傳熱、多相分離等工程與技術領域也具有潛在的應用價值。
【主權項】
1.一種新的水合物分解實驗方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，將水合物沉積物顆粒裝入填料管道中，推入壓力倉內，同時向管道中噴入水；水的溫度在5°c?30°C之間，水流速度與水合物沉積物顆粒推進速度的比例使得水與水合物沉積物顆粒的體積混合比在7:3以上； 步驟2，將壓力倉內的水合物沉積物顆粒與水混合，促使水合物分解；同時測量壓力倉內溫度和壓力分布，提供水合物分解信息； 步驟3，水合物沉積物顆粒在壓力倉內分解后，氣體和水通過過濾網向上流出，土顆粒沉落到壓力倉底部，記錄氣體、水和土顆粒的量； 步驟4，水合物沉積物顆粒分解結束后，將壓力倉內的土顆粒吸出； 步驟5，將管道中的活塞拉出，重新填置水合物沉積物顆粒，重復上述步驟I?步驟4過程，完成水合物沉積物顆粒與水摻混分解的實驗。2.根據權利要求1所述的水合物分解實驗方法，其特征在于，所述水合物沉積物顆粒的粒度在Imm?1mm之間。3.根據權利要求1或2所述的水合物分解實驗方法，其特征在于， 所述壓力倉內的壓力在8MPa?12MPa之間。4.一種水合物分解實驗裝置，其特征在于，包括: 管道，一端封閉，一端與壓力倉連接，用于容納水合物沉積物顆粒，內部設置有能在外力作用下沿所述管道內壁移動并將水合物沉積物顆粒推入所述壓力倉的活塞； 泵，輸出端與所述活塞連接，并提供恒定速度和恒定壓力的驅動力； 供水系統，具有至少一噴射口，所述噴射口沿所述管道的長度方向布置，用于向所述管道內噴入水射流； 壓力倉，為水合物分解提供空間，內部設置有攪拌器，用于將其內的水合物沉積物顆粒與水攪拌均勻； 采氣管，用于采集氣體和水，設置在所述壓力倉頂部，采氣管底部設置有過濾網。5.根據權利要求4所述的水合物分解實驗裝置，其特征在于，還包括吸土裝置，設置在所述壓力倉底部，通過反復向所述壓力倉內部沖水和吸出將沉積在所述壓力倉底部的土顆粒吸出。6.根據權利要求4或5所述的水合物分解實驗裝置，其特征在于，所述壓力倉側壁上設置有溫度傳感器。
【專利摘要】本發明公開一種水合物分解實驗方法及實驗裝置，該方法包括：將水合物沉積物顆粒裝入填料管道中，推入壓力倉，向管道噴入水；水流速度與水合物沉積物顆粒推進速度的比例使得水與水合物沉積物顆粒的體積混合比在7：3以上；將壓力倉內的水合物沉積物顆粒與水混合，促使水合物分解；同時測量壓力倉內溫度和壓力分布；水合物沉積物顆粒在壓力倉內分解后，氣體和水通過過濾網向上流出，土顆粒沉落到壓力倉底部，記錄氣體、水和土顆粒的量；水合物沉積物顆粒分解結束后，將壓力倉內的土顆粒吸出；將管道中的活塞拉出，重新填置水合物沉積物顆粒，重復上述步驟，完成水合物沉積物顆粒與水摻混分解的實驗。
【IPC分類】G01N33/00
【公開號】CN104897854
【申請號】CN201510282569
【發明人】張旭輝, 魯曉兵, 王淑云, 趙京, 王愛蘭
【申請人】中國科學院力學研究所
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月28日