一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统技术方案

本发明专利技术提供一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，包括：天然气水合物样品大量快速制备模块、天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块、天然气水合物浆体管输特性实验模块、数据采集与监测及安全控制模块4个模块。本发明专利技术提供的天然气水合物实验回路装置，可用于天然气水合物的合成、分解、储气率、相平衡研究及管输流动阻力、传热特性研究，对于解决天然气管输过程中的堵塞问题，天然气水合物储运，海洋天然气水合物固态流化开采及其管输实验模拟具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及天然气水合物开采及其利用
，尤其涉及一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统。

技术介绍

天然气水合物是一种非化学计量的超分子笼状化合物，1m3水合物可储存160～180m3的天然气，具有分布范围广、成藏规模大、储能密度高的特点，被公认为是21世纪重要的替代能源。目前，基于传统的注热、降压、注剂等开采方法的室内模拟在全世界范围内展开。但天然气水合物开采基本理论、潜在的安全风险、环境风险和成本风险尚未解决，技术瓶颈仍无根本突破。因此，研究天然气水合物在管道中的流动和传热特性，对海洋天然气水合物的开采具有战略意义。

技术实现思路

本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统。
一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，包括：天然气水合物样品大量快速制备模块、天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块、天然气水合物浆体管输特性实验模块、数据采集与监测及安全控制模块4个模块；其中，
所述天然气水合物样品大量快速制备模块包括：气体输送管路、液体输送管路、喷淋装置、鼓泡装置、搅拌装置；
其中，所述气体输送管路用于将气瓶中的气体输送至反应釜中；该管路由气瓶的出口通过管路与反应釜底部的气体入口a连通；
所述液体输送管路用于将水箱的水输送至反应釜内；该液体输送管路由水箱的出口通过管路与反应釜液相入口c连通，该在连通管路上设置有柱塞泵；
所述喷淋装置包括：在反应釜的顶部设置有喷淋器，该喷淋器通过管路与反应釜液相入口c连通，在该连通的管路上设置有液体循环泵；
所述鼓泡装置包括在反应釜内的底部设置有鼓泡器；
所述搅拌装置在所述反应釜内安装有搅拌器，该搅拌器的搅拌粉碎桨采用推进桨叶形式，且在桨叶下方安装有破碎牙锥；
所述天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块包括：包括天然气水合物混合相保真运移管路和水路两部分；其中，所述天然气水合物混合相保真运移管路由反应釜混合相出口i通过管路与循环泵的入口连通；所述所述水路由水箱通过管路与循环泵的入口连通，该两部分通过循环泵进一步混合后与天然气水合物浆体管输特性实验模块连接；
所述天然气水合物浆体管输特性实验模块包括垂直管输回路、水平管输回路及高压透明可视管；
所述垂直管输回路包括与循环泵的出口连通设置的垂直管路；所述水平管输回路包括与循环泵的出口连通设置的水平管路；在所述垂直管输回路、水平管输回路上均设置有在线粒度测量仪、管道加热器及高压透明可视管；
所述数据采集与监测及安全控制模块包括计算机，以及与计算机连接的电阻率测量点C、压力测量点P、温度测量点T、液位测量点L，单相、多相流体流量计量测量点F、电机参数测量点M。
进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述气体输送管路包括用于将反应釜中未反应的气体从反应釜上部的气体出口b通过气体循环泵泵出并循环泵入反应釜底部的气体入口a的气体旁路调节循环回路。
进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述气体旁路调节循环回路设置有一路用于保护气体循环泵的气体保护循环回路，该体保护循环回路由以下部件依次连接构成：气体循环泵出口、第二调节阀、第四压力指示器、第四温度指示器、第四调节阀、第一气体流量计、第二压力指示器、第二温度指示器、气体循环泵入口。
进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述喷淋装置包括一路用于保护液体循环泵的保护循环回路，该保护循环回路具体由以下部件依次连接构成：液体循环泵出口、第七调节阀、第七温度指示器、第十七压力指示器、第一液体流量计、第九调节阀、第六温度指示器、第十六压力指示器、液体循环泵入口。
进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述天然气水合物样品大量快速制备模块包括用于使反应釜内部的压力处于恒定或者处于所需的压力条件下的稳压管路；该稳压管路由液相管路和气相管路2部分构成；
其中，液相管路由水箱、柱塞泵、稳压缓冲罐底部的液相入口d、液相出口e、第二排水阀通过管路依次连接构成；
所述气相管路由气瓶的出口、稳压缓冲罐上部的气相入口f、稳压缓冲罐的气相出口g、反应釜底部的气体入口a通过管路依次连接构成。
进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，在所述稳压缓冲罐上还连接有真空泵。
进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述天然气水合物混合相保真运移管路还包括设置在反应釜混合相出口i的滤网。
进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块还包括一路压力平衡检测管路，该管路用于保证在天然气水合物混合相与水在混合之前，天然气水合物混合相保真运移管路、天然气水合物浆体管输管路和反应釜内天然气水合物大量快速制备后的压力保持一致；
该压力平衡检测管路由稳压缓冲罐的出口e与天然气水合物混合相保真运移管路和水路的交叉连接点连通构成。
进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述天然气水合物浆体管输特性实验模块还包括一路用于保护垂直管输回路和水平管输回路的保护管路，该管路由以下部件依次连接构成：
循环泵出口、第十九压力指示器、第十三调节阀、第十一调节阀、第三液体流量计、调压器、循环入口。
进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，在所述水平管输回路与垂直管输回路的交叉点上还连接有三相分离器。
本专利技术用于对天然气水合物合成、分解、储气率、相平衡特性及其在管道中的流动阻力和传热特性进行研究，探索天然气水合物大规模开采、储运的方案，解决当前海洋天然气水合物开采过程中理论缺乏，为海洋天然气水合物的开采与运输提供技术与理论支持，从而推进海洋天然气水合物开采的工业化进程
附图说明
图1为本专利技术海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统结构图；
图2本专利技术数据采集与监测及安全控制模块结构图。
具体实施方式
为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
如图1及图2所示，本专利技术提供了一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，该系统包括天然气水合物样品大量快速制备模块、天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块、天然气水合物浆体管输特性实验模块、数据采集与监测及安全控制模块4大模块，其中：
天然气水合物样品大量快速制备模块包括气瓶118、反应釜115、水箱113、稳压缓冲罐117、气体循环泵111、液体循环泵114、反应釜制冷机组123、稳压缓冲罐制冷机组120、液位计及多个截止阀、调节阀、流量计(气、液)、温度指示器、压力指示器；所述反应釜115底部设有鼓泡器122，其下部开设有气相入口a通过气体循环泵111与气瓶118连接，反应釜115上部设有喷淋器1151并通过液体循环泵114及液体循环管路与水箱113连接，其反应釜115内部还设有搅拌器119，反应釜115上部还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，其特征在于，包括：天然气水合物样品大量快速制备模块、天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块、天然气水合物浆体管输特性实验模块、数据采集与监测及安全控制模块4个模块；其中，所述天然气水合物样品大量快速制备模块包括：气体输送管路、液体输送管路、喷淋装置、鼓泡装置、搅拌装置；其中，所述气体输送管路用于将气瓶(118)中的气体输送至反应釜(115)中；该管路由气瓶(118)的出口通过管路与反应釜(115)底部的气体入口a连通；所述液体输送管路用于将水箱(113)的水输送至反应釜(115)内；该液体输送管路由水箱(113)的出口通过管路与反应釜液相入口c连通，该在连通管路上设置有柱塞泵(112)；所述喷淋装置包括：在反应釜的顶部设置有喷淋器(1151)，该喷淋器(1151)通过管路与反应釜液相入口c连通，在该连通的管路上设置有液体循环泵(114)；所述鼓泡装置包括在反应釜(115)内的底部设置有鼓泡器(122)；所述搅拌装置在所述反应釜(115)内安装有搅拌器(119)，该搅拌器(119)的搅拌粉碎桨采用推进桨叶形式，且在桨叶下方安装有破碎牙锥；所述天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块包括：包括天然气水合物混合相保真运移管路和水路两部分；其中，所述天然气水合物混合相保真运移管路由反应釜混合相出口i通过管路与循环泵(121)的入口连通；所述水路由水箱(113)通过管路与循环泵(121)的入口连通，该两部分通过循环泵(121)进一步混合后与天然气水合物浆体管输特性实验模块连接；所述天然气水合物浆体管输特性实验模块包括垂直管输回路、水平管输回路；所述垂直管输回路包括与循环泵(121)的出口连通设置的垂直管路；所述水平管输回路包括与循环泵(121)的出口连通设置的水平管路；在所述垂直管输回路、水平管输回路上均设置有在线粒度测量仪、管道加热器及高压透明可视管；所述数据采集与监测及安全控制模块包括计算机，以及与计算机连接的电阻率测量点C、压力测量点P、温度测量点T、液位测量点L，单相、多相流体流量计量测量点F、电机参数测量点M。...

【技术特征摘要】
1.一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，其特征在于，包括：天
然气水合物样品大量快速制备模块、天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块、
天然气水合物浆体管输特性实验模块、数据采集与监测及安全控制模块4个模块；
其中，
所述天然气水合物样品大量快速制备模块包括：气体输送管路、液体输送管路、
喷淋装置、鼓泡装置、搅拌装置；
其中，所述气体输送管路用于将气瓶(118)中的气体输送至反应釜(115)中；
该管路由气瓶(118)的出口通过管路与反应釜(115)底部的气体入口a连通；
所述液体输送管路用于将水箱(113)的水输送至反应釜(115)内；该液体输
送管路由水箱(113)的出口通过管路与反应釜液相入口c连通，该在连通管路上设
置有柱塞泵(112)；
所述喷淋装置包括：在反应釜的顶部设置有喷淋器(1151)，该喷淋器(1151)
通过管路与反应釜液相入口c连通，在该连通的管路上设置有液体循环泵(114)；
所述鼓泡装置包括在反应釜(115)内的底部设置有鼓泡器(122)；
所述搅拌装置在所述反应釜(115)内安装有搅拌器(119)，该搅拌器(119)
的搅拌粉碎桨采用推进桨叶形式，且在桨叶下方安装有破碎牙锥；
所述天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块包括：包括天然气水合物混
合相保真运移管路和水路两部分；其中，所述天然气水合物混合相保真运移管路由
反应釜混合相出口i通过管路与循环泵(121)的入口连通；所述水路由水箱(113)
通过管路与循环泵(121)的入口连通，该两部分通过循环泵(121)进一步混合后
与天然气水合物浆体管输特性实验模块连接；
所述天然气水合物浆体管输特性实验模块包括垂直管输回路、水平管输回路；
所述垂直管输回路包括与循环泵(121)的出口连通设置的垂直管路；所述水平
管输回路包括与循环泵(121)的出口连通设置的水平管路；在所述垂直管输回路、
水平管输回路上均设置有在线粒度测量仪、管道加热器及高压透明可视管；
所述数据采集与监测及安全控制模块包括计算机，以及与计算机连接的电阻率
测量点C、压力测量点P、温度测量点T、液位测量点L，单相、多相流体流量计量

\t测量点F、电机参数测量点M。
2.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，其特
征在于，所述气体输送管路包括用于将反应釜(115)中未反应的气体从反应釜上部
的气体出口b通过气体循环泵(111)泵出并循环泵入反应釜(115)底部的气体入
口a的气体旁路调节循环回路。
3.根据权利要求2所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，其特
征在于，所述气体旁路调节循环回路设置有一路用于保护气体循环泵的气体保护循
环回路，该气体保护循环回路由以下部件依次连接构成：气体循环泵(111)出口、
第二调节阀(CV-105)、第四压力指示器(P-104)、第四温度指示器(T-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳军，江磊磊，董孟阳，王恺钊，田培均，黄志强，赵金洲，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51