【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气水合物开采，具体涉及一种裂缝对天然气水合物生成及co2置换的影响模拟方法。
技术介绍
1、天然气水合物，也被称为可燃冰或固体瓦斯，是一种由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。它的外观像冰，遇火即燃，因此得名。天然气水合物的主要成分是甲烷，其能量密度高，燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水，污染远小于煤、石油等，是一种清洁高效的能源资源和化工原料。
2、天然气水合物在自然界中广泛分布，包括深海或陆域永久冻土中。目前对于天然气水合物的开采技术仍在研究和探索阶段，如何有效地开采和利用这种资源，同时避免对环境造成不良影响，是当前面临的重要课题。
3、天然气水合物赋存的沉积物中可能存在裂缝。天然气水合物还可能以细脉状充填于沉积物的裂隙之中。这些裂缝或裂隙为天然气水合物提供了赋存的空间，并在一定条件下有助于其形成和稳定存在。裂缝的存在对天然气水合物的生成过程具有很大的影响，然而目前人们对裂缝的具体影响过程还缺乏足够的认知，因此有必要通过实验验证裂缝对天然气水合物的生成过程的影响。
4、同时，沉积物中的裂缝不仅影响天然气水合物的赋存和分布，还可能对其开采和利用产生影响。因此，在勘探和开发天然气水合物资源时，需要充分考虑沉积物中裂缝的存在及其对天然气水合物赋存和开采的影响。其中，置换法开采天然气是指将co2(或co2的混合气)注入到天然气水合物储层，置换出水合物中的甲烷，同时将co2埋存于天然气水合物储层，目前尚不清楚裂缝的存在对co2置换天然气水合物过程的影响，因此有必要通过实验验
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种裂缝对天然气水合物生成及co2置换的影响模拟方法，用以通过实验验证裂缝对天然气水合物的生成过程的影响以及裂缝对co2置换天然气水合物过程的影响。
2、为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种裂缝对天然气水合物生成及co2置换的影响模拟方法，包括：
4、提供一模拟装置，所述模拟装置包括：
5、反应筒，所述反应筒内形成有一隔板，所述隔板将所述反应筒的内腔分隔为互不连通的第一反应腔及第二反应腔，所述反应筒的下端开设有若干个与所述第一反应腔连通的第一进气口以及若干个与所述第二反应腔连通的第二进气口，各个所述第一进气口上均设置有第一进气阀，各个所述第二进气口上均设置有第二进气阀，所述反应筒的上端设置有与所述第一反应腔连通的第一排气口以及与所述第二反应腔连通的第二排气口，所述第一排气口上设置有第一排气阀，所述第二排气口上设置有第二排气阀；
6、压力保持机构，所述压力保持机构用于调节所述第一反应腔及所述第二反应腔内的压力；
7、注气机构，所述注气机构包括甲烷气罐、二氧化碳气罐及注入驱动件，所述注入驱动件的进口与所述甲烷气罐及所述二氧化碳气罐均连通，所述注入驱动件的出口与各个所述第一进气口及各个所述第二进气口均连通；
8、制冷机构，所述制冷机构用于对所述反应筒内制冷至预设温度；
9、裂缝生成机构，所述裂缝生成机构包括伸缩驱动件及切刀，所述伸缩驱动件安装于所述第一反应腔内，所述伸缩驱动件与所述切刀连接、并用于驱动所述切刀移动；
10、检测机构，所述检测机构用于分别检测所述第一排气口及所述第二排气口排出的气体中的甲烷含量及二氧化碳含量；
11、所述裂缝对天然气水合物生成及co2置换的影响模拟方法包括裂缝对天然气水合物生成的影响模拟方法以及裂缝对co2置换天然气水合物的影响模拟方法，其中，裂缝对天然气水合物生成的影响模拟方法包括如下步骤：
12、s11、加料：将两份相同配比及质量的粉砂和去离子水的混合物分别装入第一反应腔及第二反应腔内；
13、s12、生成裂缝：通过伸缩驱动件带动切刀向下移动，在第一反应腔内的沉积物中切割出裂缝；
14、s13、天然气水合物合成：通过注气机构分别向各个第一进气口及各个第二进气口内注入等量甲烷，使第一反应腔及第二反应腔内注入的甲烷的量相等，之后通过制冷机构使第一反应腔及第二反应腔内的温度降低至预设温度，使第一反应腔及第二反应腔内的温度和压力保持在适合生成天然气水合物的范围内，天然气水合物开始形成，第一反应腔及第二反应腔内的压力降低，比较第一反应腔及第二反应腔的压力大小，得出裂缝对天然气水合物生成的影响；
15、裂缝对co2置换天然气水合物的影响模拟方法包括如下步骤：
16、s21、加料：将两份相同配比及质量的粉砂和去离子水的混合物分别装入第一反应腔及第二反应腔内；
17、s22、天然气水合物合成：通过注气机构分别向各个第一进气口及各个第二进气口内注入等量甲烷，使第一反应腔及第二反应腔内注入的甲烷的量相等，之后通过制冷机构使第一反应腔及第二反应腔内的温度降低至预设温度，使第一反应腔及第二反应腔内的温度和压力保持在适合生成天然气水合物的范围内，天然气水合物开始形成，第一反应腔及第二反应腔内的压力降低；
18、s23、生成裂缝：通过伸缩驱动件带动切刀向下移动，在第一反应腔内的沉积物中切割出裂缝；
19、s24、二氧化碳注入：当第一反应腔及第二反应腔内的压力保持稳定后，开启第一排气阀及第二排气阀，使第一反应腔及第二反应腔上部的气体少量排出，第一反应腔及第二反应腔内压力降低到第一预设压力后关闭第一排气阀及第二排气阀，然后通过注气机构向一个第一进气口及一个第二进气口内注入二氧化碳气体，第一反应腔及第二反应腔内的压力增加到第二预设压力后停止注入二氧化碳气体，然后开启第一排气阀及第二排气阀进行排气，如此重复多次，每次排出第一反应腔及第二反应腔上部的气体时，均通过检测机构检测排出的气体中的甲烷含量及二氧化碳含量，当排出的气体中的甲烷含量降低至预设浓度时，停止二氧化碳注入；
20、s5、二氧化碳置换甲烷：通过压力保持机构使第一反应腔及第二反应腔内保持在预设的置换压力下，每隔第一预设时间，通过各个第一排气口及各个第二排气口排出微量的气体，检测排出的气体的甲烷含量及二氧化碳含量，得出第一反应腔及第二反应腔内的混合物中二氧化碳置换甲烷的量随时间的关系，比较第一反应腔及第二反应腔内的混合物中二氧化碳置换甲烷的量随时间的关系，得出裂缝对co2置换天然气水合物的影响。
21、在一些实施例中，所述压力保持机构包括调压筒、两个活塞、保压气泵，两个所述活塞均密封滑动连接于所述调压筒内、并将所述调压筒分隔为第一容纳腔、第二容纳腔及第三容纳腔，所述调压筒上开设有与所述第一容纳腔连通的第一通气孔及与所述第三容纳腔连通的第二通气孔，所述第一通气孔处安装有第一通气阀，所述第二通气孔处安装有第二通气阀，所述第一通气孔及所述第二通气孔分别与所述第一反应腔及所述第二反应腔连通，所述保压气泵的出口与所述第二容纳腔连通、并用于调节所述第二容纳腔内的气压。
22、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述压力保持机构包括调压筒、两个活塞、保压气泵，两个所述活塞均密封滑动连接于所述调压筒内、并将所述调压筒分隔为第一容纳腔、第二容纳腔及第三容纳腔，所述调压筒上开设有与所述第一容纳腔连通的第一通气孔及与所述第三容纳腔连通的第二通气孔，所述第一通气孔处安装有第一通气阀，所述第二通气孔处安装有第二通气阀，所述第一通气孔及所述第二通气孔分别与所述第一反应腔及所述第二反应腔连通，所述保压气泵的出口与所述第二容纳腔连通、并用于调节所述第二容纳腔内的气压。
3.根据权利要求2所述的裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述调压筒上开设有与所述第二容纳腔连通的第三通气孔，所述压力保持机构还包括第一连接管，所述第一连接管的一端与所述第三通气孔连通，所述第一连接管的另一端与所述保压气泵的出口连通。
4.根据权利要求1所述的裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在
5.根据权利要求4所述的裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述第一进气口及所述第二进气口的数量均为两个，所述注入驱动件还包括五通阀及第二连接管，所述五通阀的第一接口及第二接口分别与两个所述第一进气口连通，所述五通阀的第三接口及第四接口分别与两个所述第二进气口连通，所述五通阀的第五接口与所述第二连接管的一端连接，所述第二连接管的另一端与所述注气泵的出口连接。
6.根据权利要求4所述的裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述注入驱动件还包括第一喷嘴及第二喷嘴，所述第一喷嘴及所述第二喷嘴分别设置于所述第一反应腔及所述第二反应腔内，所述第一喷嘴及所述第二喷嘴的喷射方向为水平方向，所述第一喷嘴及所述第二喷嘴的进口分别与一个所述第一进气口及一个所述第二进气口连通。
7.根据权利要求1所述的裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述伸缩驱动件为伸缩驱动气缸；
8.根据权利要求7所述的裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述角度调节件包括第一固定块、第二固定块、第三固定块、第四固定块及调节伸缩件，所述第一固定块固定于所述第一反应腔的内壁，所述第二固定块的一端铰接于所述第一固定块，所述第二固定块的另一端固定于所述伸缩驱动气缸的缸体，所述第三固定块固定于所述第一反应腔的内壁，所述第四固定块固定于所述伸缩驱动气缸的缸体，所述调节伸缩件的两端分别与所述第三固定块及所述第四固定块铰接。
9.根据权利要求8所述的裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述调节伸缩件为调节伸缩气缸。
10.根据权利要求1所述的裂缝对天然气水合物生成及CO2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述第一排气口上连接有第一排气管，所述第二排气口上连接有第二排气管。
...【技术特征摘要】
1.一种裂缝对天然气水合物生成及co2置换的影响模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的裂缝对天然气水合物生成及co2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述压力保持机构包括调压筒、两个活塞、保压气泵，两个所述活塞均密封滑动连接于所述调压筒内、并将所述调压筒分隔为第一容纳腔、第二容纳腔及第三容纳腔，所述调压筒上开设有与所述第一容纳腔连通的第一通气孔及与所述第三容纳腔连通的第二通气孔，所述第一通气孔处安装有第一通气阀，所述第二通气孔处安装有第二通气阀，所述第一通气孔及所述第二通气孔分别与所述第一反应腔及所述第二反应腔连通，所述保压气泵的出口与所述第二容纳腔连通、并用于调节所述第二容纳腔内的气压。
3.根据权利要求2所述的裂缝对天然气水合物生成及co2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述调压筒上开设有与所述第二容纳腔连通的第三通气孔，所述压力保持机构还包括第一连接管，所述第一连接管的一端与所述第三通气孔连通，所述第一连接管的另一端与所述保压气泵的出口连通。
4.根据权利要求1所述的裂缝对天然气水合物生成及co2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述注入驱动件包括注气泵及进气管，所述进气管与所述甲烷气罐的出口及所述二氧化碳气罐的出口均连通，所述甲烷气罐的出口及所述二氧化碳气罐的出口分别设置有第一出气阀及第二出气阀，所述注气泵的出口与各个所述第一进气口及各个所述第二进气口均连通。
5.根据权利要求4所述的裂缝对天然气水合物生成及co2置换的影响模拟方法，其特征在于，所述第一进气口及所述第二进气口的数量均为两个，所述注入驱动件还包括五通阀及第二连接管，所述五通阀的第...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘怀珠，赵康宁，何水良，郭吉清，赵亮，董彬，马英，侯薇，马永乐，席方柱，曾建国，汪杰，江厚顺，续化蕾，赵金，严梁柱，
申请(专利权)人：唐山冀油瑞丰化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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