一种测量天然气水合物流动过程中密度变化的装置及方法制造方法及图纸

本申请提供了一种测量天然气水合物流动过程中的密度的装置及方法，装置包括驱替模块，其用于驱替均相流体以及天然气水合物流体；介质质量/压强测量模块，其分别测量流体流经时的质量和压强；驱替压强计量模块，其与驱替模块连接以测量驱替模块的驱替压强；控制及数据采集模块，其用于控制驱替模块的驱替，并采集驱替模块的驱替压强信息以及介质质量/压强测量模块的质量信息和压强信息，以及根据介质质量/压强测量模块的质量信息和压强信息获得天然气水合物的密度

【技术实现步骤摘要】
一种测量天然气水合物流动过程中密度变化的装置及方法


[0001]本专利技术涉及天然水合物领域，并且更具体地，涉及一种测量天然气水合物在流动过程中密度变化的装置及方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物是一种由水和天然气(甲烷为主)分子在低温高压环境下形成的固态化合物。目前，天然气水合物作为未来较理想的战略替代能源，已经成为当代地球科学和能源工业发展的一大热点。天然气水合物密度是水合物研究中最常用的参数之一。
[0003]1972年日《自动化》发表文献称美国ITT公司研制一种可以测定管路中流体密度的密度计，其工作原理是以1％的采样精度测定共振振动片的频率变化。当一定体积量的流体质量发生变化时，浸入在该流体中的振动片的共振频率亦发生变化。测出该振动频率读出频率数，并由晶体检波器进行检测，输出4～20毫伏的直流电压。该装置是用一个磁致伸缩发生器进行振动的。也能拾出数字输出。其探测头不受姿态和振动的影响，并且几乎不影响液流，所以该种密度计的装拆均比较简便。此外，由于管路的采样点是即时读取的，因此不产生由于管样与采样室之间距离远而出现的压力与温度误差等间题。
[0004]1997年，张立勋等人提出一种利用超声波测量流体密度的公式，并通主要是以石油钻井中泥浆密度测量为背景，使用低频大功率超声波探头及其专用电路实现对各种大密度流体的测量。测量系统由超声波发射电路和接收电路组成。发射探头和接收探头分别放置于宽度一定的盛有泥浆的容器的两侧，而且两探头的中心应在同一条直线上。由传播时间电路所形成的标志着超声波在被测泥浆中传播时间的方波信号，经单片机系统处理，传播时间计算出泥浆的密度，后数字显示测量结果。
[0005]2004年，何晓霞等人基于W.G.Knox和G.E.Hess等人提出的计算水合物密度的经验公式，选用适当的模型和方法求取相关参数，提出了一套完整的既可以计算纯组分水合物密度，又可以计算混合气水合物密度的方法。
[0006]申请号为201810505746.6的《一种海底天然气水合物岩芯船载多功能分析实验室装置》技术要点是：岩芯保压转移系统分析室与系统分析室组连接，系统分析室组与岩芯保压切割系统实验室连接，原位渗透率测量系统的一端与岩芯保压切割系统实验室连接、另一端与岩芯保压转移系统分析室连接，水合物岩芯地球物理化学分析实验室与岩芯保压转移系统分析室连接。有益效果是：本专利技术能够原位对天然气水合物沉积物岩芯进行全方面的物性参数测量，能快速便捷地获取第一手勘探地质资料，并且在模拟海洋原有储存状态下进行平面应变力学实验，对海底天然气沉积物岩芯进行强度及体积变形测量。
[0007]申请号为201511021693.3的《一种天然气水合物密度测定装置》，主要包括：用于天然气水合物合成及样品体积测定的水合物反应釜系统，用于调节水合物反应釜内气体压力的恒压系统，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的气源系统，低温恒温浴。主要用于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。
[0008]综上所述，国内外学者针对流体密度测量方面，特别是天然气水合物密度测量方面进行了研究。对于流体测量方面采用的共振振动片的频率检波器、超声波测量等手段，还采用了模型公式计算方法。特别针对水合物方面，专利技术了对天然气水合物保压岩芯切割，并进行强度及体积变形等测量装置；针对天然气水合物密度测量，采用了高压低温下原位测量装置，实现高压和低温条件下的天然气水合物固体状态下水合物的密度测量。但是，以上方法中，针对流体测量的方法都是采用超声波或者频率监波器等测量，针对水合物测量，都是考虑对高温低压情况下的固体水合物进行测量。这些装置和方法中，缺少针对水合物管流流动过程中的天然气水合物多相流态中简易的密度变化测量装置和方法。在天然气水合物试采研究中，对天然气水合物流动状态的密度参数研究是模拟天然气水合物流动过程的管关键参数，因此，十分有必要针对天然气水合物流动过程中的密度测量装置及方法进行研究，使之能够很好的测量流动过程中天然气水合物密度的变化，对提高天然气水合物流动状态下的动态模拟具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0009]针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种测量天然气水合物流动过程中的密度的装置及方法，实现检测天然气水合物流动过程中的密度变化，且结构简单，易于操作，数据可靠。
[0010]第一方面，本申请提供了一种测量天然气水合物流动过程中的密度的装置，该装置包括驱替模块，其用于驱替均相流体以及天然气水合物流体，其中，该天然气水合物流体包括固态天然气水合物、天然气水合物分解产物和流动介质；介质质量/压强测量模块，其与该驱替模块连通，以分别测量该均相流体以及该天然气水合物流体流经时的质量和压强；驱替压强计量模块，其与该驱替模块连接以测量该驱替模块的驱替压强；控制及数据采集模块，其用于控制该驱替模块的驱替，并采集该驱替模块的驱替压强信息以及该介质质量/压强测量模块的质量信息和压强信息，以及根据该介质质量/压强测量模块的质量信息和压强信息获得该天然气水合物的密度-时间曲线。利用该装置，能够实现对天然气水合物在流动过程中的密度变化进行检测，为动态模拟天然气水合物的流动过程提供参数依据，装置结构简单，便于组装。
[0011]在第一方面的一个实施方式中，该介质质量/压强测量模块包括：实验管柱，其呈圆柱状并与该驱替模块连通，以用于使该均相流体或该天然气水合物流体流动通过；实验管柱稳定单元，其用于固定和承载该实验管柱；以及质量与压强测量单元，其用于测量该均相流体或该天然气水合物流体在流动通过该实验管柱时的质量和压强；以及连接软管，其密封式设置于该实验管柱的两端以使流体流入或流出；其中，该质量与压强测量单元设置在该实验管柱稳定单元下方，并且承载该实验管柱和该实验管柱稳定单元。
[0012]在第一方面的一个实施方式中，介质质量/压强测量模块还包括流体缓冲组件，其设置于所述连接软管和所述驱替模块之间，该流体缓冲组件包括：流体缓冲管柱，其与该连接软管密封式连接；管柱固定单元，其用于固定该流体缓冲管柱。通过该实施方式，能够消除软管的重量和流体对管柱的作用对测量模块的影响，保证实验结果的准确性。
[0013]在第一方面的一个实施方式中，该驱替模块包括均相流体驱替单元和天然气水合
物流体驱替单元。
[0014]在第一方面的一个实施方式中，该装置还包括管线切换阀门，其用于切换驱替模块驱替均相流体或天然气水合物流体。通过该实施方式，能够通过切换阀门的方式切换均相流体驱替单元和天然气水合物流体驱替单元，以分别驱替均相流体或天然气水合物流体，提高试验效率。
[0015]第二方面，本申请还提供了一种利用第一方面及其任一实施方式的装置测量天然气水合物流动过程中的密度变化的方法，该方法包括：步骤1、开启均相流体驱替，到达目标驱替压强后，该介质质量/压强测量模块测量该实验管柱以及该实验管柱稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量天然气水合物流动过程中密度变化的装置，其特征在于，包括：驱替模块，其用于驱替均相流体以及天然气水合物流体，其中，所述天然气水合物流体包括固态天然气水合物、天然气水合物分解产物和流动介质；介质质量/压强测量模块，其与所述驱替模块连通，以分别测量所述均相流体以及所述天然气水合物流体流经时的质量和压强；驱替压强计量模块，其与所述驱替模块连接以测量所述驱替模块的驱替压强；控制及数据采集模块，其用于控制所述驱替模块的驱替，并采集所述驱替模块的驱替压强信息以及所述介质质量/压强测量模块的质量信息和压强信息，以及根据所述介质质量/压强测量模块的质量信息和压强信息获得所述天然气水合物的密度-时间曲线。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述介质质量/压强测量模块包括：实验管柱，其呈圆柱状并与所述驱替模块连通，以用于使所述均相流体或所述天然气水合物流体流动通过；实验管柱稳定单元，其用于固定和承载所述实验管柱；以及质量与压强测量单元，其用于测量所述均相流体或所述天然气水合物流体在流动通过所述实验管柱时的质量和压强；以及连接软管，其密封式设置于所述实验管柱的两端以使流体流入或流出；其中，所述质量与压强测量单元设置在所述实验管柱稳定单元下方，并且承载所述实验管柱和所述实验管柱稳定单元。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述介质质量/压强测量模块还包括流体缓冲组件，其设置于所述连接软管和所述驱替模块之间，所述流体缓冲组件包括：流体缓冲管柱，其与所述连接软管密封式连接；管柱固定单元，其用于固定所述流体缓冲管柱。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述驱替模块包括均相流体驱替单元和天然气水合物流体驱替单元。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括管线切换阀门，其用于切换所述驱替模块驱替所述均相流体或所述天然气水合物流体。6.一种根据权利要求1至5中任一项所述的装置测量天然气水合物流动过程中密度变化的方法，其特征在于，包括：步骤1、开启均相流体驱替，到达目标驱替压强后，所述介质质量/压强测量模块测量所述实验管柱以及所述实验管柱稳定单元随时...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺甲元，岑学齐，王海波，孙焕泉，张乐，柴国兴，杨立红，陈旭东，杨科峰，李宁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：