一種海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及天然氣水合物開采及其利用技術領域，尤其涉及一種海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統。
【背景技術】
[0002]天然氣水合物是一種非化學計量的超分子籠狀化合物，Im3水合物可儲存160?ISOm3的天然氣，具有分布范圍廣、成藏規模大、儲能密度高的特點，被公認為是21世紀重要的替代能源。目前，基于傳統的注熱、降壓、注劑等開采方法的室內模擬在全世界范圍內展開。但天然氣水合物開采基本理論、潛在的安全風險、環境風險和成本風險尚未解決，技術瓶頸仍無根本突破。因此，研究天然氣水合物在管道中的流動和傳熱特性，對海洋天然氣水合物的開采具有戰略意義。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于針對上述問題，提供一種海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統。
[0004]—種海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，包括:天然氣水合物樣品大量快速制備模塊、天然氣水合物多尺度破碎及漿體保真轉移模塊、天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊、數據采集與監測及安全控制模塊4個模塊;其中，
[0005]所述天然氣水合物樣品大量快速制備模塊包括:氣體輸送管路、液體輸送管路、噴淋裝置、鼓泡裝置、攪拌裝置；
[0006]其中，所述氣體輸送管路用于將氣瓶中的氣體輸送至反應釜中；該管路由氣瓶的出口通過管路與反應釜底部的氣體入口 a連通；
[0007]所述液體輸送管路用于將水箱的水輸送至反應釜內；該液體輸送管路由水箱的出口通過管路與反應釜液相入口 c連通，該在連通管路上設置有柱塞栗；
[0008]所述噴淋裝置包括:在反應釜的頂部設置有噴淋器，該噴淋器通過管路與反應釜液相入口 c連通，在該連通的管路上設置有液體循環栗；
[0009]所述鼓泡裝置包括在反應釜內的底部設置有鼓泡器；
[0010]所述攪拌裝置在所述反應釜內安裝有攪拌器，該攪拌器的攪拌粉碎槳采用推進槳葉形式，且在槳葉下方安裝有破碎牙錐；
[0011 ]所述天然氣水合物多尺度破碎及漿體保真轉移模塊包括:包括天然氣水合物混合相保真運移管路和水路兩部分;其中，所述天然氣水合物混合相保真運移管路由反應釜混合相出口 i通過管路與循環栗的入口連通;所述所述水路由水箱通過管路與循環栗的入口連通，該兩部分通過循環栗進一步混合后與天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊連接；
[0012]所述天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊包括垂直管輸回路、水平管輸回路及高壓透明可視管；
[0013]所述垂直管輸回路包括與循環栗的出口連通設置的垂直管路;所述水平管輸回路包括與循環栗的出口連通設置的水平管路;在所述垂直管輸回路、水平管輸回路上均設置有在線粒度測量儀、管道加熱器及高壓透明可視管；
[0014]所述數據采集與監測及安全控制模塊包括計算機，以及與計算機連接的電阻率測量點C、壓力測量點P、溫度測量點T、液位測量點L，單相、多相流體流量計量測量點F、電機參數測量點M。
[0015]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，所述氣體輸送管路包括用于將反應釜中未反應的氣體從反應釜上部的氣體出口 b通過氣體循環栗栗出并循環栗入反應釜底部的氣體入口 a的氣體旁路調節循環回路。
[0016]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，所述氣體旁路調節循環回路設置有一路用于保護氣體循環栗的氣體保護循環回路，該體保護循環回路由以下部件依次連接構成:氣體循環栗出口、第二調節閥、第四壓力指示器、第四溫度指示器、第四調節閥、第一氣體流量計、第二壓力指示器、第二溫度指示器、氣體循環栗入口。
[0017]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，所述噴淋裝置包括一路用于保護液體循環栗的保護循環回路，該保護循環回路具體由以下部件依次連接構成:液體循環栗出口、第七調節閥、第七溫度指示器、第十七壓力指示器、第一液體流量計、第九調節閥、第六溫度指示器、第十六壓力指示器、液體循環栗入口。
[0018]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，所述天然氣水合物樣品大量快速制備模塊包括用于使反應釜內部的壓力處于恒定或者處于所需的壓力條件下的穩壓管路;該穩壓管路由液相管路和氣相管路2部分構成；
[0019]其中，液相管路由水箱、柱塞栗、穩壓緩沖罐底部的液相入口d、液相出口e、第二排水閥通過管路依次連接構成；
[0020]所述氣相管路由氣瓶的出口、穩壓緩沖罐上部的氣相入口f、穩壓緩沖罐的氣相出口 g、反應釜底部的氣體入口 a通過管路依次連接構成。
[0021]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，在所述穩壓緩沖罐上還連接有真空栗。
[0022]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，所述天然氣水合物混合相保真運移管路還包括設置在反應釜混合相出口 i的濾網。
[0023]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，天然氣水合物多尺度破碎及漿體保真轉移模塊還包括一路壓力平衡檢測管路，該管路用于保證在天然氣水合物混合相與水在混合之前，天然氣水合物混合相保真運移管路、天然氣水合物漿體管輸管路和反應釜內天然氣水合物大量快速制備后的壓力保持一致；
[0024]該壓力平衡檢測管路由穩壓緩沖罐的出口e與天然氣水合物混合相保真運移管路和水路的交叉連接點連通構成。
[0025]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，所述天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊還包括一路用于保護垂直管輸回路和水平管輸回路的保護管路，該管路由以下部件依次連接構成:
[0026]循環栗出口、第十九壓力指示器、第十三調節閥、第十一調節閥、第三液體流量計、調壓器、循環入口。
[0027]進一步地，如上所述的海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，在所述水平管輸回路與垂直管輸回路的交叉點上還連接有三相分離器。
[0028]本發明用于對天然氣水合物合成、分解、儲氣率、相平衡特性及其在管道中的流動阻力和傳熱特性進行研究，探索天然氣水合物大規模開采、儲運的方案，解決當前海洋天然氣水合物開采過程中理論缺乏，為海洋天然氣水合物的開采與運輸提供技術與理論支持，從而推進海洋天然氣水合物開采的工業化進程
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統結構圖；
[0030]圖2本發明數據采集與監測及安全控制模塊結構圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0032]如圖1及圖2所示，本發明提供了一種海洋天然氣水合物固態流化開采實驗回路系統，該系統包括天然氣水合物樣品大量快速制備模塊、天然氣水合物多尺度破碎及漿體保真轉移模塊、天然氣水合物漿體管輸特性實驗模塊、數據采集與監測及安全控制模塊4大模塊，其中:
[0033]天然氣水合物樣品大量快速制備模塊包括氣瓶118、反應釜115、水箱113、穩壓緩沖罐117、氣體循環栗111、液體循環栗114、反應釜制冷機組123、穩壓緩沖罐制冷機組120、液位計及多個截止閥、調節閥、流量計(氣、液)、溫度指示器、壓力指示器;所述反應釜115底部設有鼓泡器122，其下部開設有氣相入口 a通過氣體循環栗111與氣瓶118連接，反應釜115上部設有噴淋器1151并通過液體循環栗114及液體循環管路與水箱113連接，其反應釜115內部還設有攪拌器119，反應釜115上部還設有氣相出口 b與氣體循環栗111和氣體循環管路連接；所述穩壓緩沖罐117下部開設液相入口d通過柱塞栗112與水箱113連接，穩壓緩沖罐117上部開設氣相入口f、氣相出口g，分別與氣瓶118、反應釜底部的氣相入口連接，其中，穩壓緩沖罐117還連有真空栗116;特別地，反應釜與穩壓緩沖罐外壁設有電加熱裝置、冷卻水夾套并與制冷機組相連接。
[0034]具體地，所述天然氣水合物樣品大量快速制備模塊包括氣體輸送管路、氣體旁路調節循環回路、液體輸送管路、旁路噴淋循環回路、穩壓管路5個部分；
[0035]其中，所述氣體輸送管路用于將氣瓶118中的氣體輸送至反應釜115中；該管路由以下部件依次連接構成:氣瓶118、第六壓力指示器P-106、第一截止閥V-101、第一調節閥CV-102、第一壓力指示器P-101、第一溫度指示器T-101、第四截止閥V-104、第二壓力指示器P-102、第二溫度指示器T-102、氣體循環栗111、第二調節閥CV-105、第四壓力指示器P-104、第四溫度指示器T-104、第三調節閥CV-108、第二氣體流量計F-102、第六截止閥V-110、反應釜115底部的氣體入口 a;
[0036]所述氣體旁路調節循環回路用于將反應釜115中未反應的氣體從反應釜上部的氣體出口 b通過氣體循環栗111栗出并循環栗入反應釜115底部的氣體入口 a;該氣體循環回路具體由以下部件依次連接構成:反應釜上部的氣體出口 b、第三氣體流量計F-103、第五截止閥V-112、第二壓力指示器P-102、第二溫度指示器T-102、氣體循環栗111、第二調節閥CV-
105、第四壓力指示器P-104、第四溫度指示器T-104、第三調節閥CV-108、第二氣體流量計F-102、第六截止閥V-110、反應釜115底部的氣體入口 a;
[0037]優選地，為了保證氣體循環栗111能夠正常安全地運行，本發明還為氣體循環栗111設置了一路用于保護氣體循環栗的氣體保護循環回路;該氣體保護循環回路由以下部件依次連接構成:氣體循環栗111出口、第二調節閥CV-105、第四壓力指示器P-104、第四溫度指示器T-104、第四調節閥CV-109、第一氣體流量計F-101、