本实用新型专利技术公开了一种蒸汽开采天然气水合物的填砂模拟装置，包括模拟筒、与模拟筒连接的用于开采的补偿性开采机构、与模拟筒连接的用于收集气液的分类收集机构，补偿性开采机构包括连接在模拟筒侧面的蒸汽管和补偿管，蒸汽管末端连接有热气筒，补偿管末端连接有补偿座，补偿座侧面连接有热气管，模拟筒顶端通过平衡管与补偿座顶端连接，分类收集机构包括连接在模拟筒末端的回收管，回收管末端连接有用于气液分离的分离箱，且模拟筒通过空心填砂座与回收管连接，空心填砂座顶端连接有导向筒，且空心填砂座内部设置有凹陷槽，通过补偿性开采机构对水合物进行开采处理，保证开采过程的气压稳定和热量稳定，使得开采过程更加稳定安全。
【技术实现步骤摘要】
一种蒸汽开采天然气水合物的填砂模拟装置
本技术涉及天然气水合物开采
，具体为一种蒸汽开采天然气水合物的填砂模拟装置。
技术介绍
天然气水合物，化学式CH4·xH2O，即可燃冰，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”、“固体瓦斯”和“气冰”，其实是一个固态块状物，天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。天然气水合物燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。天然气水合物在海洋浅水生态圈，通常出现在深层或深海浅层的沉淀物结构中，或是在海床处露出。在高压下，天然气水合物在18℃的温度下仍能维持稳定，一般的天然气水合物组成为1摩尔的甲烷及每5.75摩尔的水，然而这个比例取决于多少的甲烷分子“嵌入”水晶格各种不同的包覆结构中，据观测的密度大约在0.9g/cm3，一升的天然气水合物固体，在标准状况下，平均包含168升的甲烷气体。目前提出的开采方法均是基于使水合物存在的压力温度条件位于相平衡线下的非水合物区而分解的原理，其中包括降压法、加热法、注入抑制剂法、CO2置换法以及几种方法的联合。其中降压开采较为经济可靠，但由于缺乏热量的提供，使得地层温度快速降至0℃，水合物分解形成的水结冰，此外还会导致二次水合物的生成。在天然气水合物的注热开采过程中，一般会通过模拟装置进行模拟开采，但是，现有的模拟装置主要存在以下缺陷：(1)传统的模拟装置在进行模拟开采的时候，一般通过热蒸汽进行加热开采，但是在热蒸汽注入的时候，由于水合物不断分解，导致模拟筒内部的气压和温度会发生较大的变化，不仅影响水合物的分解开采效率，而且可能会存在一定的安全隐患；(2)同时在完成模拟开采之后，传统的机械密封方式无法满足要求，容易导致残留气体外泄，引发安全问题和污染问题。
技术实现思路
为了克服现有技术方案的不足，本技术提供一种蒸汽开采天然气水合物的填砂模拟装置，通过补偿性开采机构对水合物进行开采处理，保证开采过程的气压稳定和热量稳定，使得开采过程更加稳定安全，能有效的解决
技术介绍
提出的问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种蒸汽开采天然气水合物的填砂模拟装置，包括模拟筒、与模拟筒连接的用于开采的补偿性开采机构、与模拟筒连接的用于收集气液的分类收集机构；所述补偿性开采机构包括连接在模拟筒侧面的蒸汽管和补偿管，所述蒸汽管末端连接有热气筒，所述热气筒内部设置有若干个加热片，且热气筒通过调节阀与蒸汽管连接，所述补偿管末端连接有补偿座，补偿座侧面连接有热气管，所述模拟筒顶端通过平衡管与补偿座顶端连接，所述蒸汽管末端连接有位于模拟筒内部的热量扩散斗，所述分类收集机构包括连接在模拟筒末端的回收管，所述回收管末端连接有用于气液分离的分离箱，且模拟筒通过空心填砂座与回收管连接，所述空心填砂座顶端连接有导向筒，且空心填砂座内部设置有凹陷槽。进一步地，所述热量扩散斗底端连接有若干个分支管，所述分支管采用螺旋结构，且热量扩散斗外壁侧面集成安装有若干个弧形管，所述弧形管表面均匀设置有若干个导通槽。进一步地，所述热气管末端连接有涡流管，所述涡流管输入端连接有空气压缩机，且涡流管另一端连接有冷气管，所述冷气管末端与分离箱连接，所述导向筒顶端连接有流沙管。进一步地，所述分离箱内部设置有内螺旋隔离筒，所述内螺旋隔离筒和分离箱之间为冷凝室，所述冷气管与冷凝室连接，且内螺旋隔离筒内壁设置有若干个弧形倾斜铜片，内螺旋隔离筒顶端连接有若干个集气筒。进一步地，所述补偿座内部安装有滞留座，且滞留座通过导通管与补偿管连接，所述平衡管采用U型管结构，且平衡管中心处安装有活塞管。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术通过补偿性开采机构对水合物进行开采处理，使得整个开采过程的热量和气压均可以处于稳定的平衡状态，使得水合物的开采过程可以稳定进行，有利于对水合物开采进行稳定模拟研究，模拟过程更加安全；(2)本技术利用空心填砂座的密封处理方式对开采之后的水合物进行隔离，起到良好的保护作用，防止多余气体溢出，起到了良好的安全保护和防泄漏作用。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术的分离箱截面结构示意图；图3为本技术的热量扩散斗结构示意图。图中标号：1-模拟筒；2-补偿性开采机构；3-分类收集机构；4-热量扩散斗；5-涡流管；6-空气压缩机；7-冷气管；8-滞留座；9-空心填砂座；10-活塞管；11-导向筒；12-凹陷槽；13-流沙管；201-蒸汽管；202-补偿管；203-热气筒；204-加热片；205-调节阀；206-热气管；207-补偿座；208-平衡管；301-回收管；302-分离箱；303-内螺旋隔离筒；304-冷凝室；305-弧形倾斜铜片；306-集气筒；401-分支管；402-弧形管；403-导通槽。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1至图3所示，本技术提供了一种蒸汽开采天然气水合物的填砂模拟装置，包括模拟筒1、与模拟筒1连接的用于开采的补偿性开采机构2、与模拟筒1连接的用于收集气液的分类收集机构3，该模拟装置通过补偿性开采机构2对模拟筒1内部的水合物进行补偿性开采，在开采的过程中，不仅可以进行温度和气压补偿，保证整个模拟筒1内部的气压和开采温度处于稳定状态，使得整个开采过程更加安全稳定，同时通过分类收集机构3对开采之后的水气混合物进行气液分离，便于对开采之后的甲烷气体提纯处理，为天然气水合物的开采提供模拟基础。所述补偿性开采机构2包括连接在模拟筒1侧面的蒸汽管201和补偿管202，所述蒸汽管201末端连接有热气筒203，所述热气筒203内部设置有若干个加热片204，且热气筒203通过调节阀205与蒸汽管201连接，首先通过热气筒203内部的加热片204的加热作用，产生热量将热气筒203内部的水蒸发为水汽，水蒸气通过蒸汽管201进入到模拟筒1内部，通过热的蒸汽对模拟筒1内部的水合物进行蒸汽开采，同时调节阀205主要用来调节蒸汽管201的蒸汽排出速度。所述蒸汽管201末端连接有位于模拟筒1内部的热量扩散斗4，通过热量扩散斗4的扩散作用，使得蒸汽管201排出的蒸汽可以均匀充盈在模拟筒1内部，有利于对模拟筒1内部的水合物进行全面开采，所述热量扩散斗4底端连接有若干个分支管401，所述分支管401采用螺旋结构，且热量扩散斗4外壁侧面集成安装有若干个弧形管402，所述弧形管402表面均匀设置有若干个导通槽403，通过热量扩散斗4底端的多个分支管401的扩散作用，使得蒸汽气流以不同的位置和方向喷射在模拟筒1内部的水合物上，加快水合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种蒸汽开采天然气水合物的填砂模拟装置，其特征在于：包括模拟筒(1)、与模拟筒(1)连接的用于开采的补偿性开采机构(2)、与模拟筒(1)连接的用于收集气液的分类收集机构(3)；所述补偿性开采机构(2)包括连接在模拟筒(1)侧面的蒸汽管(201)和补偿管(202)，所述蒸汽管(201)末端连接有热气筒(203)，所述热气筒(203)内部设置有若干个加热片(204)，且热气筒(203)通过调节阀(205)与蒸汽管(201)连接，所述补偿管(202)末端连接有补偿座(207)，补偿座(207)侧面连接有热气管(206)，所述模拟筒(1)顶端通过平衡管(208)与补偿座(207)顶端连接，所述蒸汽管(201)末端连接有位于模拟筒(1)内部的热量扩散斗(4)，所述分类收集机构(3)包括连接在模拟筒(1)末端的回收管(301)，所述回收管(301)末端连接有用于气液分离的分离箱(302)，且模拟筒(1)通过空心填砂座(9)与回收管(301)连接，所述空心填砂座(9)顶端连接有导向筒(11)，且空心填砂座(9)内部设置有凹陷槽(12)。
【技术特征摘要】
1.一种蒸汽开采天然气水合物的填砂模拟装置，其特征在于：包括模拟筒(1)、与模拟筒(1)连接的用于开采的补偿性开采机构(2)、与模拟筒(1)连接的用于收集气液的分类收集机构(3)；所述补偿性开采机构(2)包括连接在模拟筒(1)侧面的蒸汽管(201)和补偿管(202)，所述蒸汽管(201)末端连接有热气筒(203)，所述热气筒(203)内部设置有若干个加热片(204)，且热气筒(203)通过调节阀(205)与蒸汽管(201)连接，所述补偿管(202)末端连接有补偿座(207)，补偿座(207)侧面连接有热气管(206)，所述模拟筒(1)顶端通过平衡管(208)与补偿座(207)顶端连接，所述蒸汽管(201)末端连接有位于模拟筒(1)内部的热量扩散斗(4)，所述分类收集机构(3)包括连接在模拟筒(1)末端的回收管(301)，所述回收管(301)末端连接有用于气液分离的分离箱(302)，且模拟筒(1)通过空心填砂座(9)与回收管(301)连接，所述空心填砂座(9)顶端连接有导向筒(11)，且空心填砂座(9)内部设置有凹陷槽(12)。2.根据权利要求1所述的一种蒸汽开采天然气水合物的填砂模拟装置，其特征在于：所述热量扩散斗(4)底端连接有若干个分支管(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗万静，吴明涛，崔玉东，张佳琪，姚彦斌，关子越，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：新型
国别省市：北京,11
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