微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统，由气体、液体、微生物注入系统、模拟系统、测控系统、辅助系统4个子系统组成：所述气体、液体、微生物注入系统由静音空气压缩机、气体增压泵、储气容器、天然气气源、第一流量计、带活塞的海水容器、带活塞的气液混合容器、带活塞的微生物容器、压力表、平流泵、调压阀K1、K2，以及控制阀F1～F15，控制阀F21和连接管线依次连接而成；本发明专利技术具有使用方便、精度高的特点，适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统，由气体、液体、微生物注入系统、模拟系统、测控系统、辅助系统4个子系统组成：所述气体、液体、微生物注入系统由静音空气压缩机、气体增压泵、储气容器、天然气气源、第一流量计、带活塞的海水容器、带活塞的气液混合容器、带活塞的微生物容器、压力表、平流泵、调压阀K1、K2，以及控制阀F1～F15，控制阀F21和连接管线依次连接而成；本专利技术具有使用方便、精度高的特点，适合推广应用。【专利说明】微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统
本专利技术属于新能源
，涉及一种微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统。
技术介绍
天然气水合物，是由水和气体形成的固体结晶化合物，深海和永久冻土带等高压低温环境的地质体是适合水合物形成和赋存的场所，天然气水合物储量超过所有常规的化石燃料的总和，被认为是近几十年来所发现的最重要的一种新型清洁和后续能源。美国、日本、印度、中国等均已开展有关天然气水合物形成运移机理、赋存特征和开采方法的研究。天然气水合物的形成和分解是一个非常复杂的过程，涉及到多相流体流动、相变、传热、力学应变等，及时开展天然气水合物形成和分解过程中机理和技术方法研究，不仅有利于研究天然气形成时的聚集、成藏机理，也可为水合物开采技术改进提供理论支撑。实验研究作为水合物研究的一个重要的手段和方法，越来越受到各相关研究机构的重视，也因此设计了许多模拟实验系统。现有技术中的水合物模拟实验系统一般由高压系统、冷却系统和测试系统3部分组成，有的模拟实验系统添加了加工组合，按照反应釜的类型分为可视搅拌釜、不可视搅拌釜、不可视非搅拌釜。微生物作用对水合物的形成与分解过程有着重要影响，但目前国内已有的实验装置不能完成这个方面的研究需要。因此，急需开发一种可以模拟微生物作用下的水合物实验装置，实现更加科学和客观的实验模拟研究，提高实验结果的科学性。
技术实现思路
现有技术不能够模拟微生物对水合物生成与分解过程的影响，以及微生物作用下水合物形成分解过程中的伴生矿物实验。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种使用方便、精度高的微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统，并实现了水合物实验过程中反应釜内电阻率实时监测，为水合物实验研究提供了有利设备条件。本专利技术可以实现:( I)研究水合物形成及分解过程的环境条件及机理。(2)研究水合物形成过程中伴生矿物的生成环境和机理。(3)可以实现水合物形成与分解过程中微生物作用的影响研究。(4)可以实现水合物实验过程中反应釜内电阻率实时监测。该系统特色在于，可以用于微生物作用下的水合物形成分解及伴生矿物实验研究。其技术方案如下:一种微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统，由气体、液体、微生物注入系统、模拟系统、测控系统、辅助系统4个子系统组成:所述气体、液体、微生物注入系统由静音空气压缩机1、气体增压泵2、储气容器3、天然气气源4、流量计5、带活塞的海水容器6、带活塞的气液混合容器7、带活塞的微生物容器8、压力表9、平流泵10、调压阀K1、K2，以及控制阀Fl?F15，F21和连接管线依次连接而成；所述模拟系统由反应釜12、恒温箱13、压力传感器21、振动器22、温度传感器23、反应釜视窗11，液体取样口 14、气体取样口 15的控制阀F19，F20以及连接管线依次连接而成；反应釜有效容积为1000ml，直径为80mm，高200mm ;工作压力:20MPa，设计安全压力:25MPa ;工作温度:-15?90°C，测量精度:±0.5°C ;视窗规格:可视部分:20mmX 100mm，可观察到气、液、固三相界面。所述测控系统实时采集流量计5、高量程气体流量计19、低量程气体流量计20、压力传感器21、压力表9、真空压力表17、温度传感器23、以及电阻率16的相关流量、压力、温度和电阻率实时数据，采集的数据实时传输到计算机控制系统，实现计算机实时控制平流泵10、静音空气压缩机1、恒温箱13、真空泵18保持实验模拟系统正常工作状态；测控系统实现实时采集整个系统的温度、压力、气体流量数据，实时显示控制元件工作状态，在温度、压力超过上限时报警。实现全部测量过程的自动控制和提示；实现数据绘图与报告。流量采集通过气体流量计5、高量程气体流量计19、低量程气体流量计20完成。进口气体流量计5为荷兰生产，能耐压30MPa，在线计量，可计量瞬时流量和累积流量，并带有标准的232接口，由计算机自动采集。流量计型号:F-230M，高量程流量计测试范围:0?100mL/min，精度:0.1%FS。出口接有高量程气体流量计19、低量程气体流量计20，可精确计量产出气体量，可显示瞬时及累积流量。流量计型号分别为:D07 - 11A/ZM、D08 — 8B/ZM,工作压力:3MPa，量程分别为:100ml/min，30mL/min。反应釜内压力采集通过压力传感器21完成。压力传感器型号:DG1300量程:0-30MPa，精度:0.1%F.S。注入系统压力采集由传感器9完成，压力传感器型号:DG1300量程:0-30MPa，精度:0.1%F.S。温度采集通过温度传感器23完成。测试和控温范围为:_15°C?90°C，精度:±0.5°C。温度超温时，系统显示温度超温报警，并自动切断电源。电阻率测量系统采用TH2818高精密电桥，配合计算机自动采集器实现计算机在线测试记录。用于精密监控水合物形成过程的电阻率实时变化。数据处理系统由数据处理模块和微机系统组成。数据处理模块在WindOWS2000/XP环境下运行，采用Delphi编程。仪器工作流程显示在界面上，可实现人机对话，操作人员设定好参数后，可以无人值守，计算机可以自动采集所有监测点压力、流量、温度等，计算机采集的数据经处理可生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。所述辅助系统由甲烷泄露报警监测系统24、连接液体取样口 14、气体取样口 15的在线取样器、抽真空系统依次连接而成。甲烷泄露报警系统安装在恒温箱内的上方部位，可实时监控实验过程中恒温箱内的甲烷气体浓度，当浓度达到设定上限时，进行气体泄漏报警，同时切断恒温箱13的加热电源，保证实验仪器和操作人员的安全。甲烷报警装置检测范围:0-100%LEL, O-lOOppm，响应时间(30s,恢复时间(60s，计量误差:(±5%LEL，防爆等级:Exd II BT6，使用温度:-20°C?70°C，使用湿度:(90%RH。在线取样器用于实验过程中样品取样，分析在不同实验阶段反应物的变化。气体取样器体积10ml，压力:25MPa ;液体取样器:体积5ml，压力:25MPa。所述抽真空系统由真空泵18、真空压力表17、以及控制阀F18、控制阀F22、控制阀F23依次连接而成，用于对整个实验系统管路和反应釜系统抽真空。真空泵18型号为2XZ-1，真空度= IXlO-1Pa0本专利技术的有益效果:本专利技术实现了微生物作用下的水合物生成与分解的实验实现方式，可以用于研究水合物形成与分解过程中微生物因素的影响，研究水合物形成分解过程中伴生矿物的形成条件，为水合物的形成机理研究提供了有利的设备条件和研究方法。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微生物作用下的水合物多功能模拟实验系统，由气体、液体、微生物注入系统、模拟系统、测控系统、辅助系统4个子系统组成：所述气体、液体、微生物注入系统由静音空气压缩机、气体增压泵、储气容器、天然气气源、第一流量计、带活塞的海水容器、带活塞的气液混合容器、带活塞的微生物容器、压力表、平流泵、调压阀K1、K2，以及控制阀F1～F15，控制阀F21和连接管线依次连接而成；所述模拟系统由反应釜、恒温箱、压力传感器、振动器、温度传感器、反应釜视窗，液体取样口、气体取样口的控制阀F19，F20以及连接管线依次连接而成；所述测控系统实时采集第一流量计、第二流量计、第三流量计、压力传感器、压力表、真空压力表、温度传感器、以及电阻率的相关流量、压力、温度和电阻率实时数据，采集的数据实时传输到计算机控制系统，实现计算机实时控制平流泵、静音空气压缩机、恒温箱、真空泵保持实验模拟系统正常工作状态；流量采集通过气体第一流量计、第二流量计、第三流量计完成；进口气体第一流量计为荷兰生产，能耐压30MPa，在线计量，可计量瞬时流量和累积流量，并带有标准的232接口，由计算机自动采集；流量计型号：F‑230M，高量程流量计测试范围：0～100mL/min，精度：0.1%FS；出口接有高量程气体流量计、低量程气体流量计，精确计量产出气体量，显示瞬时及累积流量；流量计型号分别为：DO7－11A/ZM、DO8－8B/ZM，工作压力：3MPa，量程分别为：100ml/min,30mL/min；反应釜内压力采集通过压力传感器完成；压力传感器型号：DG1300量程：0‑30MPa，精度：0.1%F.S；注入系统压力采集由传感器完成，压力传感器型号：DG1300量程：0‑30MPa，精度：0.1%F.S；温度采集通过温度传感器完成；测试和控温范围为：‑15℃～90℃，精度：±0.5℃；温度超温时，系统显示温度超温报警，并自动切断电源；电阻率测量系统采用TH2818高精密电桥，配合计算机自动采集器实现计算机在线测试记录；用于精密监控水合物形成过程的电阻率实时变化；数据处理系统由数据处理模块和微机系统组成；数据处理模块在Windows2000/XP环境下运行，采用Delphi编程；仪器工作流程显示在界面上，实现人机对话，操作人员设定好参数后，可以无人值守，计算机可以自动采集所有监测点压力、流量、温度，计算机采集的数据经处理可生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用；所述辅助系统由甲烷泄露报警监测系统、连接液体取样口、气体取样口的在线取样器、抽真空系统依次连接而成；甲烷泄露报警系统安装在恒温箱内的上方部位，可实时监控实验过程中恒温箱内的甲烷气体浓度，当浓度达到设定上限时，进行气体泄漏报警，同时切断恒温箱的加热电源，保证实验仪器和操作人员的安全；甲烷报警装置检测范围：0‑100%LEL，0‑100ppm，响应时间≤30s，恢复时间≤60s，计量误差:≤±5%LEL，防爆等级：ExdⅡBT6，使用温度：‑20℃——70℃，使用湿度：≤90%RH；在线取样器用于实验过程中样品取样，分析在不同实验阶段反应物的变化；气体取样器体积10ml，压力：25MPa；液体取样器：体积5ml，压力：25MPa。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许天福，王福刚，刘娜，金光荣，曹玉清，赵玉红，刘肖，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22