本发明专利技术公开了一种沉积物中扩散型水合物生成过程实验模拟系统及实验方法，其中系统中，储气瓶与管路连接，且接有阀门；手动增压泵与气体缓冲罐连接且中间设有阀门，气体缓冲罐的上端与大反应釜连接；真空泵与管路连接，且上端接有阀门；小反应釜放置于大反应釜内，大反应釜放在恒温水浴中接入管路，进气通道内装有流量计；大反应釜的上端盖开孔，开孔内设有压力传感器、温度传感器和LCR电阻探头，且温度传感器、压力传感器、流量计和直流稳压电源分别与数据采集仪连接。本发明专利技术可用来研究天然气水合物在沉积物中的生成过程，且可以进行恒容实验，同时也能进行恒压实验，具有操作简单、数据采集方便、反应速率快的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
天然气水合物是指一些低分子量气体和某些易挥发性液体，如C1-C4轻烃、N2、 02、CO2, H2S、环氧乙烷、四氢呋喃和卤代烷烃等在接近冰点温度和较高压力的条件下可与 水生成一类笼形结构的非化学计量型晶体化合物，通常称之为笼形水合物(clathrate hydrates)，简称水合物。可被看作是一类主-客体(host-guest)化合物或材料。水分子 (氢键)形成一种点阵结构，气体分子填充于点阵间的空穴。目前，自然界中发现的水合物 结构主要有I、II和H型三种。水合物的理论储气能力为1 164，即在标准条件下，1单位 体积天然气水合物可容纳164体积的天然气，能量密度很高，可以作为21世纪的潜在能源， 有效缓解我国能源危机。自然界存在的水合物主要赋存在深海海底和永久冻土带，据估计，地球上以天然 气水合物形式储藏的有机碳占全球总有机碳的53%，是煤、石油、天然气三种化石能源总碳 量的2倍，若能够加以开采利用可以有效缓解我国未来的能源危机，从容面对未来能源形 势。同时，自然界中水合物也与环境和气候息息相关，水合物中含有大量的甲烷，温室效应 是(X)2气体的20倍，一旦赋存条件发生变化，水合物发生分解则会对地球环境产生巨大的 影响，因此无论从能源利用方向还是从环境气候变化方向考虑，都必须了解水合物在自然 界的生成过程和分布规律，掌握外界条件对水合物生成及分布特性的影响，表征沉积物中 水合物的生成特性。但是，自然界中水合物样品的采集和原位测量都非常困难，需要根据 现有的海底勘探数据在实验室条件下模拟自然界中扩散型水合物生成环境，利用各种检测 手段监测水合物赋存条件的变化对水合物生成过程的影响，得到扩散型水合物在沉积物中 的分布规律，反演自然界中水合物的生成和分布特征以及外界条件对水合物生成过程的影 响，通过实验模拟得到的沉积物中水合物饱和度估算自然界中水合物的资源量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种沉积物中扩散型水合物生成过程实验模拟系统及方 法，以解决目前水合物样品采集以及原位测量的困难的难题，根据海底实际物化环境在实 验室模拟自然界沉积物中扩散型水合物的生成过程，研究不同的外界条件对沉积物中水合 物生成过程及分布规律的影响，得到沉积物中水合物的饱和度，反演自然界中水合物含量。本专利技术实施例是这样实现的，一种沉积物中扩散型水合物生成过程实验模拟系统，该系统包括储气瓶、手动增 压泵、气体缓冲罐、真空泵、恒温水浴、大反应釜、小反应釜、直流稳压电源、数据采集仪、电 脑工作站、管路；其中，所述储气瓶与管路连接，且该储气瓶上接有阀门；所述手动增压泵与气体缓冲罐连接且中间设有阀门，该气体缓冲罐的上端通过管路和阀门与大反应釜连接；所述真空泵与管路连接，且该真空泵上端接有阀门；所述小反应釜放置于大反应釜内，该大反应釜放在恒温水浴中并通过焊接管道外 接一单向阀门接入管路作为进气通道，且进气通道内装有流量计；所述大反应釜的上端盖开孔，开孔内设有压力传感器、温度传感器和LCR电阻探 头，且温度传感器、压力传感器、流量计和直流稳压电源分别与数据采集仪连接，该数据采 集仪与电脑工作站连接。其中，所述大反应釜为圆柱形反应器，用不锈钢制成，其上端盖采用螺纹固定、0型 圈密封、可自由拆卸且该上端盖上开有7个孔。其中，所述大反应釜的上端盖上的7个孔中分别放置4个温度传感器、1个压力传 感器和1对LCR电极；其中，4个温度传感器分别位于气相中、小反应釜顶面和左右侧面，压 力传感器位于气相中，LCR电极探头分别位于小反应釜侧面上部1/3处的位置。其中，所述LCR电极探头与大反应釜接触处包裹有聚四氟乙烯。其中，所述温度传感器采用Pt-IOO钼电阻温度传感器。其中，所述小反应釜采用聚四氟乙烯制成，其侧圆柱面四周布满小孔，上部覆盖 300目筛网盖子，用螺丝固定。其中，所述气体缓冲罐呈圆柱形，由不锈钢制成，内部有可上下移动密封挡板。其中，所述大反应釜的内体积为700ml，外径为11. 5cm,内高为9cm ；所述小反应釜 的内体积为65ml，高为5cm，外体积为130ml ；所述气体缓冲罐的内体积为2L。一种如上所述的沉积物中扩散型水合物生成过程实验模拟系统的实验方法，该方 法包括以下步骤(1)将开采得到的沉积物样品洗涤，烘干并按照一定的粒径进行筛分；(2)取一定量筛分处理后的沉积物样品，放入小反应釜中；(3)配制水合物生成所需的水或者水溶液；(4)将配置好的水或者水溶液用滴管滴入沉积物中；(5)将小反应釜用筛网盖密封好，放置一段时间，使水在沉积物中渗透均勻后放入 大反应釜中，将釜盖拧紧密封后放入恒温水浴中并与管道连接；(6)将系统抽真空20-25分钟，然后将储气瓶和气体缓冲罐与大反应釜连通，打开 进气阀门，将气体通入气体缓冲罐和大反应釜中，后关闭储气瓶的阀门，然后使气体缓冲罐 和反应釜内压力达到实验所需压力；(7)将反应釜外控制阀门关死进行恒容实验或者保持反应釜与气体缓冲罐的连通 进行恒压实验；(8)进气后先将恒温水浴的温度设定在预设温度并保持预设时间，之后再将水浴 温度设定至实验所需温度，进行水合物生成实验；(9)当反应釜内压力不发生变化或者流量计没有流量时，打开大反应釜，取出其中 的沉积物样品。其中，所述步骤(8)中先将恒温水浴的温度设定于25°C，保持48小时。本专利技术实施例与现有技术相比，有益效果在于本专利技术可用来研究天然气水合物在沉积物中的生成过程，且可以进行恒容实验，同时也能进行恒压实验，具有操作简单、数据采集方便、反应速率快的特点。 附图说明图1是本专利技术实施例的扩散型水合物生成过程实验模拟系统结构图。图2是本专利技术实施例提供的小反应釜筛网盖的俯视图。图3是本专利技术实施例提供的小反应釜的剖视图。图4是本专利技术实施例的沉积物中扩散型水合物生成过程实验方法流程图。图号说明1、储气瓶，2、手动增压泵，3、气体缓冲罐，4、真空泵，5、真空压力表，6、压力表，7、 流量计，8、钼电阻温度传感器，9、压力传感器，10、钼电阻温度传感器，11、钼电阻温度传感 器，12、LCR电极探头，13、钼电阻温度传感器，14、恒温水浴，15、大不锈钢反应釜，16、小聚四 氟乙烯反应釜，17、直流稳压电源，18、数据采集仪，19、电脑工作站，20、管路。具体实施例方式下面将结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述本专利技术所提出的扩散型水合物生成过程实验模拟系统主要是由水合物反应装置、 稳压供气系统、温度控制系统、压力控制系统、数据采集系统和相关管路组成。其中，水合物 反应装置采用釜中釜的形式，其中大的水合物反应釜为圆柱形反应器，用不锈钢制成，耐压 25MPa,上端盖采用螺纹固定，0型圈密封，端盖可自由拆卸，螺纹密封盖上开有7个孔，分别 放置4个温度传感器、1个压力传感器和1对LCR电极。其中4个温度传感器的测点分别 位于气相中、小反应釜顶面和左右侧面。温度传感器采用Pt-IOO钼电阻温度传感器，量程 为-50-200°C，精度为士0. 1°C，压力传感器量程0-25MPa，精度为0. 25级。大反应釜侧面开 孔，通过焊接管道外接一阀门连入管路，作为进气通道，进气通道上装有流量计，非定容实 验时监测气体流量。反应釜内体积为本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．沉积物中扩散型水合物生成过程实验模拟系统，其特征在于，该系统包括：储气瓶、手动增压泵、气体缓冲罐、真空泵、恒温水浴、大反应釜、小反应釜、直流稳压电源、数据采集仪、电脑工作站、管路；其中，所述储气瓶与管路连接，且该储气瓶上接有阀门；所述手动增压泵与气体缓冲罐连接且中间设有阀门，该气体缓冲罐的上端通过管路和阀门与大反应釜连接；所述真空泵与管路连接，且该真空泵上端接有阀门；所述小反应釜放置于大反应釜内，该大反应釜放在恒温水浴中并通过焊接管道外接一阀门接入管路作为进气通道，且进气通道内装有流量计；所述大反应釜的上端盖开孔，开孔内设有压力传感器、温度传感器和ＬＣＲ电极探头，且温度传感器、压力传感器、流量计和直流稳压电源分别与数据采集仪连接，该数据采集仪与电脑工作站连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：臧小亚，梁德青，吴能友，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：81
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