一种天然气水合物生成与分解测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种天然气水合物生成与分解测试方法及装置，１）向一维填砂电阻率模型管内填满砂粒，盖上端盖并检查密封性，将其放入恒温箱；２）向模型管注入水和甲烷气，保持恒温状态使水合物逐渐生成，由设置在模型管管壁上的热电偶、压力传感器和电极，分别检测管内的温度、压力和电阻率的变化值，传输到数据采集模块；３）分解时，模型管通过回压控制模块使其开启后压力降低，水合物逐渐分解；或向模型管内注入热水使水合物逐渐分解；４）将分解后产生的水和甲烷气通过计量模块后，数据传输到数据采集模块，同时热电偶、压力传感器和电极检测管内的压力、温度和电阻率随时间的变化值，并传输到数据采集模块中记录存储。本发明专利技术可广泛应用于天然气水合物的生成和分解的各种检测领域中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天然气水合物(Natural Gas Hydrates,NGH)测试方法，特别是关 于一种在海洋
中一维填砂模型的天然气水合物生成与分解测试方法及装置。
技术介绍
天然气水合物是由天然气和水分子组成的类冰状的固态结晶体，天然气主要由甲 烷组成，故也称为甲烷水合物。因含大量的甲烷气体而具有极强的燃烧力，可以直接燃烧， 所以又俗称为可燃冰。天然气水合物的能量密度很高，可以产生大量的甲烷气体，而且天 然气水合物的储量非常丰富，燃烧天然气水合物只产生二氧化碳和水，不会污染环境，是一 种难得的绿色洁净能源。天然气水合物作为一种潜在的能源具有广阔的前景和发展空间， 对缓解人类面临的能源枯竭危机具有举足轻重的作用。 目前，常用的检测天然气水合物的生成和分解的方法有光学方法、声学方法和电 学方法等。例如，天然气水合物在纯水中的生成和分解可以根据光通率的变化进行判断，在 一定的压力下降低温度，水合物大量生成时光通率突然降低，此后慢慢升温，水合物分解时 光通率又突然上升。但是为了模拟海洋天然气水合物，需采用水、砂、甲烷等混合物，因其不 透明，光通率检测方法就无能为力了。其它的检测方法，如超声检测方法、时域反射(TDR) 技术和成像(CT)技术等，也可以直观、准确、定量观察和计算天然气水合物的生成和分解。 但是这些测试方法设计复杂、成本较高，而且无法满足要反应出天然气水合物生成时的晶 核形成及生长过程的要求，也不能较精确的检测天然气水合物生成、分解时的基础物性变 化情况。 电阻法测定沉积物中生成的小体积水合物已经成功地运用到C02_水_沉积物体 系中。但电阻法不能用于甲烷_纯水_沉积物体系，因为电阻法是基于溶液中离子含量的 变化而引起导电率变化，而甲烷在水溶液中很难电离，离子变化太少因此难以测定。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能监测天然气水合物合成量大小及其在 合成与分解时基础物性参数变化情况，并能反应出天然气水合物生成时晶核形成及生长过 程的天然气水合物生成与分解测试方法及装置。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种天然气水合物生成与分解测试 方法，其包括以下步骤1)向一维填砂电阻率模型管内填满砂粒，盖上端盖，检查模型管的 密封性，然后将模型管放入一恒温箱内；2)向模型管注入水和甲烷气体，由恒温箱保持恒 温状态，使天然气水合物逐渐生成，并由设置在模型管管壁上的热电偶、压力传感器和电 极，分别检测模型管内的温度、压力和电阻率随时间的变化值，检测到的数据传输到一数据 采集模块中记录存储；3)天然气水合物分解时，模型管通过一回压控制模块，使模型管打 开，模型管内的压力缓慢降低，天然气水合物开始逐渐分解；或者向模型管内注入热水，使 天然气水合物逐渐分解；4)将天然气水合物分解后产生的水和甲烷气体通过一计量模块进行计量，计量后的数据传输到数据采集模块中，同时在分解过程中，由热电偶、压力传感 器和电极检测模型管内的压力、温度和电阻率随时间的变化值，并传输到数据采集模块中 进行记录存储。 所述模型管的一端设置有一端盖，所述端盖上设置有一进液管和一进气管，所述 模型管的另一端设置有一出口管，所述模型管的管壁上间隔设置有一个以上压力传感器、 一个以上热电偶和一个以上的电极。 所述模型管为不锈钢梯度实验管。 —种实现所述测试方法的天然气水合物生成与分解测试装置，其特征在于它包 括一供液模块和一供气模块，所述供液模块和供气模块通过管路分别连接一天然气水合物 的生成与开采模拟模块的两个进口 ，所述生成与开采模拟模块设置在一环境模拟模块内， 所述生成与开采模拟模块的出口通过一回压控制模块连接一计量模块，所述计量模块、生 成与开采模拟模块、供气模块和供液模块连接到一数据采集模块。 所述生成与开采模拟模块包括一个一维填砂电阻率模型管，所述模型管的一端设 置有一端盖，所述端盖上设置有一进液管和一进气管，所述模型管的另一端设置有一出口 管，所述模型管的管壁上间隔设置有一个以上压力传感器、一个以上热电偶和一个以上的 电极。 所述模型管为不锈钢梯度实验管。 所述环境模拟模块为一环境恒温箱，用于调整所述生成与开采模拟模块的环境温 度。 本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术由于采用了一维填砂 电阻率模型管，该模型管为不锈钢梯度实验管，并在模型管的管壁上横向设置有一个以上 压力传感器和一个以上热电偶，模型管的管壁轴向间隔设置有一个以上的电极，各压力传 感器、热电偶和电极对模型管内天然气水合物生成和分解过程中在各个部位时的压力、温 度和电阻率的变化进行测量，并将各测试点的数值传送到数据采集模块内，因此实现了监 测天然气水合物合成量大小，以及其基础物性参数变化情况。2、本专利技术由于采用了将天然 气水合物生成与开采模拟模块设置在环境模拟模块内，由环境模拟模块对天然气水合物生 成与开采模拟模块中的模型管内压力和温度进行控制，使天然气水合物的生成和分解能有 效地控制，并且由各热电偶、压力传感器和电极对模型管内进行测试，并将各测试点的数据 传输到数据采集模块，因此实现了有效地分析天然气水合物的生成和分解过程及其均匀程 度，且反应出天然气水合物生成时的晶核形成及生长的过程。3、本专利技术由于还设置了计量 模块和数据采集模块，使得天然气水合物分解后产生的水和甲烷气体流入计量模块后进行 计量，并且将计量数据和各测试点的数据传输到数据采集模块中进行记录存储，因此进一 步实现了对天然气水合物在合成与分解时其基础物性参数变化情况的监测。本专利技术可广泛 应用于天然气水合物的生成和分解的各种检测领域中。附图说明 图1是本专利技术的天然气水合物合成和开采模拟实验装置示意图 图2是本专利技术的一维填砂电阻率测试模型管结构示意图 图3是图2的剖面图具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。 本专利技术方法包括以下步骤 1)向一维填砂电阻率模型管内填满砂粒，盖上端盖，检查模型管的密封性，然后将 模型管放入一恒温箱内； 2)向模型管注入水和甲烷气体，由恒温箱保持恒温状态，使天然气水合物逐渐生成，并由设置在模型管管壁上的热电偶、压力传感器和电极，分别检测模型管内的温度、压力和电阻率随时间的变化值，检测到的数据传输到一数据采集模块中记录存储； 3)天然气水合物分解时，模型管通过一回压控制模块，使模型管打开，模型管内的压力缓慢降低，天然气水合物开始逐渐分解；或者向模型管内注入热水，使天然气水合物逐渐分解； 4)将天然气水合物分解后产生的水和甲烷气体通过一计量模块进行计量，计量后 的数据传输到数据采集模块中，同时在分解过程中，由热电偶、压力传感器和电极检测模型 管内的压力、温度和电阻率随时间的变化值，并传输到数据采集模块中进行记录存储。 如图1所示，本专利技术的测试装置包括一供液模块1、一供气模块2、一环境模拟模块 3、一天然气水合物生成与开采模拟模块4、一回压控制模块5、一计量模块6和一数据采集 模块7。供液模块1和供气模块2通过管路连接设置在环境模拟模块3内的天然气水合物 生成与开采模拟模块4的两进口，天然气水合物生成与开采模拟模块4的出口通过回压控 制模块5连接计量模块6，计量模块6、天然气水合物生成与开采模拟模块4、供气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气水合物生成与分解测试方法，其包括以下步骤：１）向一维填砂电阻率模型管内填满砂粒，盖上端盖，检查模型管的密封性，然后将模型管放入一恒温箱内；２）向模型管注入水和甲烷气体，由恒温箱保持恒温状态，使天然气水合物逐渐生成，并由设置在模型管管壁上的热电偶、压力传感器和电极，分别检测模型管内的温度、压力和电阻率随时间的变化值，检测到的数据传输到一数据采集模块中记录存储；３）天然气水合物分解时，模型管通过一回压控制模块，使模型管打开，模型管内的压力缓慢降低，天然气水合物开始逐渐分解；或者向模型管内注入热水，使天然气水合物逐渐分解；４）将天然气水合物分解后产生的水和甲烷气体通过一计量模块进行计量，计量后的数据传输到数据采集模块中，同时在分解过程中，由热电偶、压力传感器和电极检测模型管内的压力、温度和电阻率随时间的变化值，并传输到数据采集模块中进行记录存储。

【技术特征摘要】
一种天然气水合物生成与分解测试方法，其包括以下步骤1)向一维填砂电阻率模型管内填满砂粒，盖上端盖，检查模型管的密封性，然后将模型管放入一恒温箱内；2)向模型管注入水和甲烷气体，由恒温箱保持恒温状态，使天然气水合物逐渐生成，并由设置在模型管管壁上的热电偶、压力传感器和电极，分别检测模型管内的温度、压力和电阻率随时间的变化值，检测到的数据传输到一数据采集模块中记录存储；3)天然气水合物分解时，模型管通过一回压控制模块，使模型管打开，模型管内的压力缓慢降低，天然气水合物开始逐渐分解；或者向模型管内注入热水，使天然气水合物逐渐分解；4)将天然气水合物分解后产生的水和甲烷气体通过一计量模块进行计量，计量后的数据传输到数据采集模块中，同时在分解过程中，由热电偶、压力传感器和电极检测模型管内的压力、温度和电阻率随时间的变化值，并传输到数据采集模块中进行记录存储。2. 如权利要求1所述的一种天然气水合物生成与分解测试方法，其特征在于所述模型管的一端设置有一端盖，所述端盖上设置有一进液管和一进气管，所述模型管的另一端 设置有一出口管，所述模型管的管壁上间隔设置有一个以上压力传感器、一个以上热电偶 和一个以上的电极。3. 如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，李淑霞，王志君，周建良，陈月明，姚海元，白玉湖，喻西崇，朱振宇，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油研究中心，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]