一種天然氣水合物密度測定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種天然氣水合物密度測定裝置，尤其是一種在高壓低溫下原位測量天然氣水合物等氣液反應產物為固體的固體密度測量裝置。
【背景技術】
[0002]天然氣水合物是一種由氣體(或易揮發的液體)與水在一定溫度壓力條件下形成的冰狀固體，俗稱可燃冰，廣泛分布于凍土帶地表以下200-2100米和大陸邊緣海底之下0-1100米的沉積物中。全世界天然氣水合物儲量非常巨大，估計水合物中天然氣資源量為2X1016m3，相當于2X 15億噸油當量，是全球常規燃料總碳量的2倍。天然氣水合物密度是水合物研究中最常用的參數之一，但迄今卻沒有完整的理論計算方法，而通常的文獻報道只給出了若干種簡單氣體水合物密度的經驗或實驗值。直接測定氣體水合物密度往往在高壓下進行，因此，至今僅有少數天然氣水合物的密度實驗測量值得報道。而測井資料得到的多為含水合物的沉積層的密度，對于純水合物的密度，文獻值普遍缺乏。然而，測定天然氣水合物的密度對正確認識天然氣水合物物性規律、評估天然氣水合物資源量以及勘探開發具有重要意義，而研制天然氣水合物的密度測定裝置是研究天然氣水合物密度性質的關鍵前提，因此天然氣水合物的密度測定裝置具有較好的市場前景。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種天然氣水合物密度測定裝置，尤其是一種在高壓低溫下原位測量天然氣水合物等氣液反應產物為固體的固體密度測量裝置，可實現高壓和低溫狀態下，壓力溫度可調，還可以測試不同圍壓條件下的固體物質的密度特性。
[0004]本發明是通過以下技術方案來實現的:一種天然氣水合物密度測定裝置，其包括:
[0005]水合物反應爸系統，所述水合物反應爸系統包括內置有被測樣品的水合物反應釜，水合物反應釜包括水合物反應釜端蓋與反應釜外殼組成的封閉的空腔，用于天然氣水合物合成及樣品體積測定；
[0006]恒壓系統，所述恒壓系統通過第一耐壓管線與所述水合物反應釜相通，用于調節水合物反應釜內氣體壓力；
[0007]氣源系統，所述氣源系統通過第二耐壓管線與所述水合物反應釜系統和恒壓系統之間的第一耐壓管線相連，用于對水合物反應釜系統和恒壓系統進行抽真空或提供反應氣體；
[0008]低溫恒溫浴，包括內設有定位支架且具有密閉空間的低溫恒溫系統，所述水合物反應釜和恒壓系統固定在所述定位支架上并整體位于低溫恒溫浴中。
[0009]所述水合物反應釜系統包括螺桿支架、加壓手搖轉盤、加壓螺桿、第一位移傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、水合物反應釜端蓋、傳力桿、多孔圓盤、透水石、水合反應釜外殼;所述水合物反應釜端蓋與水合反應釜外殼上端通過螺栓連接并用O型圈密封，形成密閉的反應釜空腔;所述加壓手搖轉盤中心開有螺紋孔，所述加壓螺桿穿過螺紋孔與加壓手搖轉盤實現螺紋連接，加壓螺桿和傳力桿通過第一壓力傳感器相連，加壓手搖轉盤安裝在螺桿支架上，螺桿支架安裝于水合物反應釜端蓋上，傳力桿穿過水合物反應釜端蓋的中心孔并用O型圈密封后依次與多孔圓盤、透水石固定連接，多孔圓盤、透水石伸入所述反應釜空腔內并將反應釜空腔一分為二;所述被測樣品位于透水石與水合反應釜外殼底端之間的反應釜空腔內；所述第一位移傳感器的固定端固定于水合物反應釜端蓋上，其活動端頂在所述第一壓力傳感器下端;第二壓力傳感器固定于水合物反應釜端蓋上，其進口與反應釜空腔相通。多孔圓盤開有多個孔，可保證氣體自由通過;透水石用于壓縮化學反應后生成的固態樣品；第一位移傳感器用于記錄傳力桿上下位移；第二壓力傳感器用于記錄氣相壓力;轉動加壓手搖轉盤可控制加壓螺桿上下移動，帶動透水石對被測樣品進行壓縮。
[0010]所述恒壓系統包括恒壓罐外殼、恒壓活塞、恒壓罐端蓋、恒壓手搖轉盤、恒壓螺桿和第二位移傳感器;恒壓罐外殼與恒壓罐端蓋通過螺栓連接并用O型圈密封，形成密閉的恒壓罐內腔;恒壓手搖轉盤中心開有螺紋孔，恒壓螺桿穿過螺紋孔與恒壓手搖轉盤實現螺紋連接，恒壓螺桿穿過恒壓罐外殼的中心孔并用O型圈密封后與恒壓活塞固定連接，恒壓活塞伸入恒壓罐內腔內并將恒壓罐內腔一分為二。轉動恒壓手搖轉盤可控制恒壓螺桿上下移動，從而帶動恒壓活塞實現增壓或減壓;第二位移傳感器用于記錄恒壓活塞上下位移。
[0011]所述氣源系統包括高壓氣瓶、真空栗及相應閥門，高壓氣瓶、真空栗通過第二耐壓管線與第一耐壓管線相連，第二耐壓管線設置有進氣閥門。
[0012]本裝置使用步驟如下:
[0013]檢漏:反應前應先對整個裝置檢漏;打開氣源系統的進氣閥門往系統中注入一定壓力的氮氣，而后關閉氣源。將整個系統封閉一天，如果壓力傳感器數值沒有明顯的下降則表示系統的閥門、管道和連接處密封良好，如若不然則表示有漏點。通常使用起泡劑來檢查漏點，漏點的存在嚴重影響流量計的指示準確度，因此必須嚴格查封；
[0014]進氣:檢漏后就可以放掉氮氣，開啟水合物反應釜端蓋，加入需要的樣品(通常為液體)。密封好后對裝置通過抽真空系統進行抽真空處理。最后再注入實驗氣體并加壓到所需壓力，記錄加入液體量和氣體量。開啟低溫恒溫浴，穩定一個不引起待測體系反應的溫度，記錄裝置內氣體壓力、體系溫度。
[0015]反應合成:開啟恒溫空氣浴到設定的反應溫度，讓體系進行反應，在反應中轉動恒壓手搖轉盤對體系壓力進行調節，保持壓力恒定并記錄恒壓活塞位移。
[0016]樣品壓制及密度測定:待壓力長時間不變化后，轉動加壓手搖轉盤，將固態樣品壓制成圓柱樣，記錄所加的壓力及傳力桿位移。通過恒壓活塞位移計算反應過程中氣體消耗量，加上液體質量獲得固態待測樣品的質量;通過加壓活塞的位移計算待測樣品的體積，最后獲得待測樣品的密度。通過不同的加壓壓力(圍壓)可得到不同的樣品密度，如果預先知道樣品本征密度，則通過所得密度可計算樣品孔隙率。
[0017]本發明的優點是:
[0018]1.本發明采用了天然氣水合物原位合成技術，克服了天然氣水合物在常壓下不穩定的缺點；
[0019]2.相對于波譜分析方法，本發明具有成本低，不存在輻射從而安全高效。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實施例的結構示意圖。
[0021]圖中附圖標記含義:1、低溫恒溫浴;2、恒壓罐外殼;3、恒壓活塞;4、氣源系統;5、恒壓罐端蓋;6、恒壓手搖轉盤;7、恒壓螺桿;8、螺桿支架;9、加壓手搖轉盤；10、加壓螺桿；11、水合物反應爸端蓋;12、傳力桿;13、多孔圓盤;14、透水石；15、樣品；16、水合物反應爸外殼；17、定位支架;L1、第一位移傳感器;L2、第二位移傳感器;F、第一壓力傳感器;P、第二壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明的內容做進一步詳細說明。
[0023]實施例
[0024]參閱圖1，為一種天然氣水合物密度測定裝置，其包括:
[0025]水合物反應爸系統，水合物反應爸系統包括內置有被測樣品15的水合物反應爸，水合物反應釜包括水合物反應釜端蓋11與反應釜外殼組成的封閉的空腔，用于天然氣水合物合成及樣品15體積測定；
[0026]恒壓系統，恒壓系統通過第一耐壓管線與水合物反應釜相通，用于調節水合物反應釜內氣體壓力；
[0027]氣源系統4，氣源系統4通過第二耐壓管線與水合物反應釜系統和恒壓系統之間的第一耐壓管線相連，用于對水合物反應釜系統和恒壓系統進行抽真空或提供反應氣體；
[0028]低溫恒溫浴I，包括內設有定位支架17且具有密閉空間的低溫恒溫系統，水合物反應釜和恒壓系統固定在定位支架17上并整體位于低溫恒溫浴I中。
[0029]水合物反應釜系統包括螺桿支架8、加壓手搖轉盤9、加壓螺桿10、第一位移傳感器L1、第一壓力傳感器F、第二壓力傳感器P、水合物反應釜端蓋11、傳力