一种用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统制造方法及图纸

本发明专利技术属于可燃冰开采与利用技术领域，具体涉及一种用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统。本发明专利技术由多功能配液单元，注液泵，稳压罐，气动调节阀，流量计、蛇形管加热段，温度传感器，可燃冰反应釜，数据采集仪、工控机以及配套管路阀门组成。本发明专利技术系统采用气动调节阀配合流量计控制流量，在运行中不产生电火花，安全性更高，并且气动执行器比较平缓，没有回程，便于稳定控制。加热段采用蛇形管结构既保证了加热面积又使系统布置更加紧凑，电加热的方式配合温度控制装置使溶液温度调节灵活响应快速，迅速提供实验所需的溶液温度。本发明专利技术所设计的供液系统能够满足可燃冰实际成藏条件和开采方案多样化的功能需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统
本专利技术属于可燃冰开采与利用
，具体涉及一种用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统。
技术介绍
近年来，随着全球气候变暖，能源和环境问题已经成为人们关注的重要问题，在能源需求快速增加和大气污染不断增加的今天尤为突出。可燃冰是甲烷气分子与客体分子水化合而形成的类冰状的结晶水合物。可燃冰所形成的自然环境是处于高压低温条件下的大陆边缘海底沉积层或永久冻土层中。可燃冰的储量巨大，在全球范围相其含碳总量是其他化石能源的含碳量总和的2倍还多。可燃冰的能量密度高，1m3的可燃冰分解可生成164m3的甲烷气和0.8m3的水。因此可燃冰被认为是21世纪的理想替代能源。可燃冰的形成经历了千万年，甚至上亿年，自从地球上出现了有机动植物以来，经过繁衍生息有机物不断沉积腐化产生甲烷气，再加上海底沉积层或永久冻土层的高压低温环境，甲烷气与水形成了可燃冰。沉积层的气体组份复杂多样，除了甲烷气以外，还有乙烷、丙烷、二氧化碳等气体存在，因此除了生成可燃冰，还会生成其他种类的水合物。可燃冰的赋存环境也比较复杂，不但处于松散的沉积层中，而且以固体状态存在，这就意味着可燃冰开采首先需要采取措施让其分解，由于伴随着相态的变化，导致开采难度相比于石油、天然气等常规油气资源难度加大。可燃冰的开采方法主要有注热开采、降压开采、注化学制剂开采。其中注热开采主要将蒸汽、热水、热盐水等载热体注入水合物储层中，水合物吸收热量温度提升后，达到相平衡温度后开始分解，由于提供额外的热量输入，这种方法的产气速率较快，但是额外的热量输入又影响经济性，因此注热开采对于注热方式的控制非常重要，直接决定了开采效益。比如注热流量、注热温度、注热溶液种类、注液溶液成份的比例都会对开采效益有所影响。注化学试剂开采主要是向储层中注入盐水、甲醇、乙醇、乙二醇等化学物质，降低水的活度，从而改变水合物形成的相平衡条件，即在相同的压力下的相平衡温度有所降低，使得可燃冰开始分解。不同种类化学试剂、不同化学试剂的浓度、多种化学试剂组合对于开采效益都会有所差异。因此，进行可燃冰制备与开采技术研究是实现可燃冰资源高效且安全利用的关键。由于可燃冰的实际蕴藏环境苛刻，实地开采耗资大、技术要求高，存在安全隐患，因此到现在为止进行商业化的连续开采仍然是一个难题，目前仍然以实验研究为重点。可燃冰开采的实验模拟要求制备实验配合从而形成一整套流程。制备的实验模拟需要尽量反映出海底的成藏条件和蕴藏环境，比如沉积层骨架、海底的低温高压条件、多组分气体条件等。开采实验模拟时需要能够实现多种类型、多种组合的开采方案，正如上面提到的注热开采和抑制剂开采的各种影响因素对开采效益的研究。目前，可燃冰制备与开采实验设备难以体现出实际成藏环境并且开采方案的设计存在局限性。因此本专利技术设计了一种可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统，用于提供可燃冰实际成藏条件和开采方案多样化的功能需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于提供可燃冰实际成藏条件和开采方案多样化的功能需求的用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统。为达到以上目的，本专利技术所采取了以下技术方案：一种用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统，由多功能配液单元，注液泵，稳压罐，气动调节阀，流量计、蛇形管加热段，温度传感器，可燃冰反应釜，数据采集仪、工控机以及配套管路阀门组成，多功能配液单元的溶液首先由注液泵进行加压形成高压溶液，之后进入稳压罐后继续供出，或者不经稳压罐而直接供出，通过设置气动调节阀来控制供液的流量，采用流量计测量供液流量的大小，所测量的供液流量数值将被采集记录并反馈给气动调节阀用于流量的控制；高压溶液经过配以温度传感器的蛇形管加热段来实现可燃冰生成或分解实验所需溶液温度，最终将高压溶液通入可燃冰反应釜中。多功能配液单元由多种溶液箱并行组成，包括水箱、NaCl溶液箱、KCl溶液箱、甲醇溶液箱、乙二醇溶液箱和连接管路及阀门；每个溶液箱的连通管路都配有截止阀，实现可燃冰制备和开采时在不同时间段输入不同溶液的实验方案。如果关闭截止阀，开启截止阀，实现稳压注液；如果关闭截止阀，开启截止阀，则实现直接注液；稳压注液路中的稳压罐为立式压力容器，容积为20L，实现最大1L/min的供液量，最高耐压能力为30MPa。气动调节阀采用压缩空气作为阀门执行器的动力，采集系统采集流量计的信号，将信号传递至工控机的可编程逻辑控制装置，可编程逻辑控制装置经过逻辑运算后反馈给气动调节阀，通过调整阀门的开度来实现流量的控制，工控机还记录流量的瞬时值以及累计值。蛇形管加热段采用蛇形管外部缠绕电阻丝的结构；当溶液流经蛇形管时，蛇形管外的电阻丝通电对溶液进行加热，当溶液流出蛇形管加热段时即可达到实验所需溶液温度；蛇形管加热段出口后的管路上设置温度传感器，所测得的溶液温度信号将被数据采集仪获取并传递至工控机上的可编程逻辑控制装置，可编程逻辑控制装置经过逻辑运算后反馈给电加热段，通过调整电阻丝的功率达到实验所需溶液温度，温度的控制范围为15～150度。本专利技术的有益效果在于：本专利技术系统采用气动调节阀配合流量计控制流量，在运行中不产生电火花，安全性更高，并且气动执行器比较平缓，没有回程，便于稳定控制。加热段采用蛇形管结构既保证了加热面积又使系统布置更加紧凑，电加热的方式配合温度控制装置使溶液温度调节灵活响应快速，迅速提供实验所需的溶液温度。本专利技术所设计的供液系统能够满足可燃冰实际成藏条件和开采方案多样化的功能需求。附图说明图1为本专利技术实施例1的可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统组成示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的供液系统做进一步说明，但本专利技术并不局限于以下实施例。本专利技术设计了一种可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统，包括多功能配液单元，注液泵，稳压罐，气动调节阀，流量计、蛇形管加热段，温度传感器，可燃冰反应釜，数据采集仪、工控机以及配套管路阀门等。该系统可以实现可燃冰制备、可燃冰注热开采以及可燃冰注化学试剂开采时向反应釜提供所需溶液。其中配液单元由多种溶液箱并行组成，可以实现单组分溶液以及不同溶液组合配比下的供液方案。供液总管分成两个支路，针对不同的实验方案可以采用直接注液或稳压注液的供液方式。系统采用气动调节阀配合流量计控制流量，在运行中不产生电火花，安全性更高，并且气动执行器比较平缓，没有回程，便于稳定控制。加热段采用蛇形管结构既保证了加热面积又使系统布置更加紧凑，电加热的方式配合温度控制装置使溶液温度调节灵活响应快速，迅速提供实验所需的溶液温度。本专利技术所设计的供液系统能够满足可燃冰实际成藏条件和开采方案多样化的功能需求。图中各标记如下：1注液泵、2压力传感器、3弹簧安全阀、4稳压罐、5气动流量调节阀、6流量计、7蛇形管加热段、8温度传感器、9反应釜、10数据采集仪11工控机、C1-C5溶液箱、D1-D7排污阀、V1-V9截止阀、B1-B5弯头、T1-T6三通、O1-O2单向阀。本专利技术提供的可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统包括配液单元、注液泵，稳压罐，气动调节阀，流量计、蛇形管加热段，温度传感器，可燃冰反应釜，数据采集仪，工控机以及配套管路阀门等。所述配液单元包括水箱、NaCl溶液箱、KCl溶液箱、甲醇溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统，由多功能配液单元，注液泵，稳压罐，气动调节阀，流量计、蛇形管加热段，温度传感器，可燃冰反应釜，数据采集仪、工控机以及配套管路阀门组成，其特征在于：多功能配液单元的溶液首先由注液泵进行加压形成高压溶液，之后进入稳压罐后继续供出，或者不经稳压罐而直接供出，通过设置气动调节阀来控制供液的流量，采用流量计测量供液流量的大小，所测量的供液流量数值将被采集记录并反馈给气动调节阀用于流量的控制；高压溶液经过配以温度传感器的蛇形管加热段来实现可燃冰生成或分解实验所需溶液温度，最终将高压溶液通入可燃冰反应釜中。

【技术特征摘要】
1.一种用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统，由多功能配液单元，注液泵，稳压罐，气动调节阀，流量计、蛇形管加热段，温度传感器，可燃冰反应釜，数据采集仪、工控机以及配套管路阀门组成，其特征在于：多功能配液单元的溶液首先由注液泵进行加压形成高压溶液，之后进入稳压罐后继续供出，或者不经稳压罐而直接供出，通过设置气动调节阀来控制供液的流量，采用流量计测量供液流量的大小，所测量的供液流量数值将被采集记录并反馈给气动调节阀用于流量的控制；高压溶液经过配以温度传感器的蛇形管加热段来实现可燃冰生成或分解实验所需溶液温度，最终将高压溶液通入可燃冰反应釜中。2.根据权利要求1所述的一种用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统，其特征在于：多功能配液单元由多种溶液箱并行组成，包括水箱、NaCl溶液箱、KCl溶液箱、甲醇溶液箱、乙二醇溶液箱和连接管路及阀门；每个溶液箱的连通管路都配有截止阀，实现可燃冰制备和开采时在不同时间段输入不同溶液的实验方案。3.根据权利要求1所述的一种用于可燃冰制备开采试验装置的多功能供液系统，其特征在于：如果关闭截止阀，开启截止阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨龙滨，邵亚洲，韩怀志，李彦军，宋福元，李思广，李帅，王坤芳，车春文，崔运磊，胡怡然，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23