一种天然气水合物密度测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种天然气水合物密度测定装置，其包括：水合物反应釜系统，用于天然气水合物合成及样品体积测定；恒压系统，通过第一耐压管线与水合物反应釜相通，用于调节水合物反应釜内气体压力；气源系统，通过第二耐压管线与水合物反应釜系统和恒压系统之间的第一耐压管线相连，用于对水合物反应釜系统和恒压系统进行抽真空或提供反应气体；低温恒温浴，包括内设有定位支架且具有密闭空间的低温恒温系统，水合物反应釜和恒压系统固定在定位支架上并整体位于低温恒温浴中。本发明专利技术在高压低温下原位测量天然气水合物等气液反应产物为固体的固体密度测量装置，可实现高压和低温状态下，压力温度可调，还可测试不同围压条件下固体物质的密度特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天然气水合物密度测定装置，尤其是一种在高压低温下原位测量天然气水合物等气液反应产物为固体的固体密度测量装置。
技术介绍
天然气水合物是一种由气体(或易挥发的液体)与水在一定温度压力条件下形成的冰状固体，俗称可燃冰，广泛分布于冻土带地表以下200-2100米和大陆边缘海底之下0-1100米的沉积物中。全世界天然气水合物储量非常巨大，估计水合物中天然气资源量为2×1016m3，相当于2×105亿吨油当量，是全球常规燃料总碳量的2倍。天然气水合物密度是水合物研究中最常用的参数之一，但迄今却没有完整的理论计算方法，而通常的文献报道只给出了若干种简单气体水合物密度的经验或实验值。直接测定气体水合物密度往往在高压下进行，因此，至今仅有少数天然气水合物的密度实验测量值得报道。而测井资料得到的多为含水合物的沉积层的密度，对于纯水合物的密度，文献值普遍缺乏。然而，测定天然气水合物的密度对正确认识天然气水合物物性规律、评估天然气水合物资源量以及勘探开发具有重要意义，而研制天然气水合物的密度测定装置是研究天然气水合物密度性质的关键前提，因此天然气水合物的密度测定装置具有较好的市场前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种天然气水合物密度测定装置，尤其是一种在高压低温下原位测量天然气水合物等气液反应产物为固体的固体密度测量装置，可实现高压和低温状态下，压力温度可调，还可以>测试不同围压条件下的固体物质的密度特性。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种天然气水合物密度测定装置，其包括：水合物反应釜系统，所述水合物反应釜系统包括内置有被测样品的水合物反应釜，水合物反应釜包括水合物反应釜端盖与反应釜外壳组成的封闭的空腔，用于天然气水合物合成及样品体积测定；恒压系统，所述恒压系统通过第一耐压管线与所述水合物反应釜相通，用于调节水合物反应釜内气体压力；气源系统，所述气源系统通过第二耐压管线与所述水合物反应釜系统和恒压系统之间的第一耐压管线相连，用于对水合物反应釜系统和恒压系统进行抽真空或提供反应气体；低温恒温浴，包括内设有定位支架且具有密闭空间的低温恒温系统，所述水合物反应釜和恒压系统固定在所述定位支架上并整体位于低温恒温浴中。所述水合物反应釜系统包括螺杆支架、加压手摇转盘、加压螺杆、第一位移传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、水合物反应釜端盖、传力杆、多孔圆盘、透水石、水合反应釜外壳；所述水合物反应釜端盖与水合反应釜外壳上端通过螺栓连接并用O型圈密封，形成密闭的反应釜空腔；所述加压手摇转盘中心开有螺纹孔，所述加压螺杆穿过螺纹孔与加压手摇转盘实现螺纹连接，加压螺杆和传力杆通过第一压力传感器相连，加压手摇转盘安装在螺杆支架上，螺杆支架安装于水合物反应釜端盖上，传力杆穿过水合物反应釜端盖的中心孔并用O型圈密封后依次与多孔圆盘、透水石固定连接，多孔圆盘、透水石伸入所述反应釜空腔内并将反应釜空腔一分为二；所述被测样品位于透水石与水合反应釜外壳底端之间的反应釜空腔内；所述第一位移传感器的固定端固定于水合物反应釜端盖上，其活动端顶在所述第一压力传感器下端；第二压力传感器固定于水合物反应釜端盖上，其进口与反应釜空腔相通。多孔圆盘开有多个孔，可保证气体自由通过；透水石用于压缩化学反应后生成的固态样品；第一位移传感器用于记录传力杆上下位移；第二压力传感器用于记录气相压力；转动加压手摇转盘可控制加压螺杆上下移动，带动透水石对被测样品进行压缩。所述恒压系统包括恒压罐外壳、恒压活塞、恒压罐端盖、恒压手摇转盘、恒压螺杆和第二位移传感器；恒压罐外壳与恒压罐端盖通过螺栓连接并用O型圈密封，形成密闭的恒压罐内腔；恒压手摇转盘中心开有螺纹孔，恒压螺杆穿过螺纹孔与恒压手摇转盘实现螺纹连接，恒压螺杆穿过恒压罐外壳的中心孔并用O型圈密封后与恒压活塞固定连接，恒压活塞伸入恒压罐内腔内并将恒压罐内腔一分为二。转动恒压手摇转盘可控制恒压螺杆上下移动，从而带动恒压活塞实现增压或减压；第二位移传感器用于记录恒压活塞上下位移。所述气源系统包括高压气瓶、真空泵及相应阀门，高压气瓶、真空泵通过第二耐压管线与第一耐压管线相连，第二耐压管线设置有进气阀门。本装置使用步骤如下：检漏：反应前应先对整个装置检漏；打开气源系统的进气阀门往系统中注入一定压力的氮气，而后关闭气源。将整个系统封闭一天，如果压力传感器数值没有明显的下降则表示系统的阀门、管道和连接处密封良好，如若不然则表示有漏点。通常使用起泡剂来检查漏点，漏点的存在严重影响流量计的指示准确度，因此必须严格查封；进气：检漏后就可以放掉氮气，开启水合物反应釜端盖，加入需要的样品(通常为液体)。密封好后对装置通过抽真空系统进行抽真空处理。最后再注入实验气体并加压到所需压力，记录加入液体量和气体量。开启低温恒温浴，稳定一个不引起待测体系反应的温度，记录装置内气体压力、体系温度。反应合成：开启恒温空气浴到设定的反应温度，让体系进行反应，在反应中转动恒压手摇转盘对体系压力进行调节，保持压力恒定并记录恒压活塞位移。样品压制及密度测定：待压力长时间不变化后，转动加压手摇转盘，将固态样品压制成圆柱样，记录所加的压力及传力杆位移。通过恒压活塞位移计算反应过程中气体消耗量，加上液体质量获得固态待测样品的质量；通过加压活塞的位移计算待测样品的体积，最后获得待测样品的密度。通过不同的加压压力(围压)可得到不同的样品密度，如果预先知道样品本征密度，则通过所得密度可计算样品孔隙率。本专利技术的优点是：1.本专利技术采用了天然气水合物原位合成技术，克服了天然气水合物在常压下不稳定的缺点；2.相对于波谱分析方法，本专利技术具有成本低，不存在辐射从而安全高效。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图。图中附图标记含义：1、低温恒温浴；2、恒压罐外壳；3、恒压活塞；4、气源系统；5、恒压罐端盖；6、恒压手摇转盘；7、恒压螺杆；8、螺杆支架；9、加压手摇转盘；10、加压螺杆；11、水合物反应釜端盖；12、传力杆；13、多孔圆盘；14、透水石；15、样品；16、水合物反应釜外壳；17、定位支架；L1、第一位移传感器；L2、第二位移传感器；F、第一压力传感器；P、第二压力传感器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。实施例参阅图1，为一种天然气水合物密度测定装置，其包括：水合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气水合物密度测定装置，其特征在于，其包括：水合物反应釜系统，所述水合物反应釜系统包括内置有被测样品(15)的水合物反应釜，水合物反应釜包括水合物反应釜端盖(11)与反应釜外壳组成的封闭的空腔，用于天然气水合物合成及样品(15)体积测定；恒压系统，所述恒压系统通过第一耐压管线与所述水合物反应釜相通，用于调节水合物反应釜内气体压力；气源系统(4)，所述气源系统(4)通过第二耐压管线与所述水合物反应釜系统和恒压系统之间的第一耐压管线相连，用于对水合物反应釜系统和恒压系统进行抽真空或提供反应气体；低温恒温浴(1)，包括内设有定位支架(17)且具有密闭空间的低温恒温系统，所述水合物反应釜和恒压系统固定在所述定位支架(17)上并整体位于低温恒温浴(1)中。

【技术特征摘要】
1.一种天然气水合物密度测定装置，其特征在于，其包括：
水合物反应釜系统，所述水合物反应釜系统包括内置有被测样品(15)的
水合物反应釜，水合物反应釜包括水合物反应釜端盖(11)与反应釜外壳组成
的封闭的空腔，用于天然气水合物合成及样品(15)体积测定；
恒压系统，所述恒压系统通过第一耐压管线与所述水合物反应釜相通，用
于调节水合物反应釜内气体压力；
气源系统(4)，所述气源系统(4)通过第二耐压管线与所述水合物反应釜
系统和恒压系统之间的第一耐压管线相连，用于对水合物反应釜系统和恒压系
统进行抽真空或提供反应气体；
低温恒温浴(1)，包括内设有定位支架(17)且具有密闭空间的低温恒温
系统，所述水合物反应釜和恒压系统固定在所述定位支架(17)上并整体位于
低温恒温浴(1)中。
2.根据权利要求1所述的天然气水合物密度测定装置，其特征在于：所述
水合物反应釜系统包括螺杆支架(8)、加压手摇转盘(9)、加压螺杆(10)、第
一位移传感器(L1)、第一压力传感器(F)、第二压力传感器(P)、水合物反应
釜端盖(11)、传力杆(12)、多孔圆盘(13)、透水石(14)、水合物反应釜外
壳(16)；所述水合物反应釜端盖(11)与水合物反应釜外壳(16)上端通过螺
栓连接并用O型圈密封，形成密闭的反应釜空腔；所述加压手摇转盘(9)中心
开有螺纹孔，所述加压螺杆(10)穿过螺纹孔与加压手摇转盘(9)实现螺纹连
接，加压螺杆(10)和传力杆(12)通过第一压力传感器(F)相连，加压手摇

【专利技术属性】
技术研发人员：李栋梁，梁德青，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44