水合物分解實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然水合物開采技術(shù)，尤其是一種水合物分解實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物是一種儲(chǔ)量巨大、清潔的非常規(guī)能源資源，也是我國的戰(zhàn)略能源之一。國際上，在水合物試開采過程中，常規(guī)采用降壓、注熱技術(shù)開采水合物，但是上述技術(shù)的開采效率非常低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種水合物分解實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提高水合物的開采效率。
[0004]本發(fā)明提供一種水合物分解實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0005]步驟I，將水合物沉積物顆粒裝入填料管道中，推入壓力倉內(nèi)，同時(shí)向管道中噴入水；水的溫度在5°C?30°C之間，水流速度與水合物沉積物顆粒推進(jìn)速度的比例使得水與水合物沉積物顆粒的體積混合比在7:3以上；
[0006]步驟2，將壓力倉內(nèi)的水合物沉積物顆粒與水混合，促使水合物分解；同時(shí)測量壓力倉內(nèi)溫度和壓力分布，提供水合物分解信息；
[0007]步驟3，水合物沉積物顆粒在壓力倉內(nèi)分解后，氣體和水通過過濾網(wǎng)向上流出，土顆粒沉落到壓力倉底部，記錄氣體、水和土顆粒的量；
[0008]步驟4，水合物沉積物顆粒分解結(jié)束后，將壓力倉內(nèi)的土顆粒吸出；
[0009]步驟5，將管道中的活塞拉出，重新填置水合物沉積物顆粒，重復(fù)上述步驟I?步驟4過程，完成水合物沉積物顆粒與水摻混分解的實(shí)驗(yàn)。
[0010]優(yōu)選地，所述水合物沉積物顆粒的粒度在Imm?10_之間。
[0011]優(yōu)選地，所述壓力倉內(nèi)的壓力在8MPa?12MPa之間。
[0012]本發(fā)明還提供一種水合物分解實(shí)驗(yàn)裝置，包括:
[0013]管道，一端封閉，一端與壓力倉連接，用于容納水合物沉積物顆粒，內(nèi)部設(shè)置有能在外力作用下沿所述管道內(nèi)壁移動(dòng)并將水合物沉積物顆粒推入所述壓力倉的活塞；
[0014]泵，輸出端與所述活塞連接，并提供恒定速度和恒定壓力的驅(qū)動(dòng)力；
[0015]供水系統(tǒng)，具有至少一噴射口，所述噴射口沿所述管道的長度方向布置，用于向所述管道內(nèi)噴入水射流；
[0016]壓力倉，為水合物分解提供空間，內(nèi)部設(shè)置有攪拌器，用于將其內(nèi)的水合物沉積物顆粒與水?dāng)嚢杈鶆颍?br>[0017]采氣管，用于采集氣體和水，設(shè)置在所述壓力倉頂部，采氣管底部設(shè)置有透水石。
[0018]優(yōu)選地，還包括吸土裝置，設(shè)置在所述壓力倉底部，通過反復(fù)向所述壓力倉內(nèi)部沖水和吸出將沉積在所述壓力倉底部的土顆粒吸出。
[0019]優(yōu)選地，所述壓力倉側(cè)壁上設(shè)置有溫度傳感器。
[0020]本發(fā)明提供的水合物分解實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置，將水合物沉積層中土與水合物的混合物以細(xì)顆粒形式采集，通過活塞推進(jìn)和水射流方式將細(xì)顆粒裝入壓力倉體內(nèi)，再輔助摻混、攪拌等使得水合物分解，可以實(shí)現(xiàn)水合物沉積物細(xì)顆粒的連續(xù)供應(yīng)，又能夠通過水射流、摻混攪拌等加速水合物的分解，為水合物高效開采方法提供技術(shù)支持，在對流傳熱、多相分離等工程與技術(shù)領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的水合物分解實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]參見圖1，本發(fā)明提供一種水合物分解實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0023]步驟I，將水合物沉積物顆粒裝入填料管道I中，然后開啟恒速恒壓泵2能夠以恒定速度和壓力推進(jìn)活塞3，使得不銹鋼填料管道中的水合物沉積物顆粒不斷向壓力倉4內(nèi)供料，同時(shí)開啟供水系統(tǒng)5向壓力倉4內(nèi)噴入高速高壓水射流，水的溫度在5°C -30°C之間，水流速度與土顆粒推進(jìn)速度成比例從而保證水與水合物沉積物顆粒的體積混合比在7:3以上；以填料管道直徑為4cm，活塞推進(jìn)速度0.3m/s，射流口直徑5mm為例，向管道噴入水的速度約為45m/s。
[0024]步驟2，開啟壓力倉4內(nèi)的攪拌器6，將壓力倉內(nèi)的水合物沉積物顆粒與水均勻混合，促使水合物分解；同時(shí)通過溫度傳感器7和壓力傳感器8分別測量壓力倉4內(nèi)溫度和壓力分布，提供水合物分解信息；
[0025]步驟3，水合物沉積物顆粒在壓力倉內(nèi)分解后，氣體和水通過過濾網(wǎng)9向上經(jīng)采氣管10流出，土顆粒沉落到壓力倉4底部，記錄氣體、水和土顆粒的量；
[0026]步驟4，水合物沉積物顆粒分解結(jié)束后，將壓力倉4內(nèi)的土顆粒通過吸土裝置11吸出。
[0027]步驟5，將不銹鋼的用于填料的管道I中的活塞3拉出，重新填置水合物沉積物顆粒，重復(fù)上述步驟I?步驟4過程，完成水合物沉積物顆粒與水摻混分解的實(shí)驗(yàn)。
[0028]上述實(shí)施例中，水合物沉積物顆粒的粒度在Imm?1mm之間。壓力倉內(nèi)的壓力在8MPa?12MPa之間。優(yōu)選為lOMPa。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種水合物分解實(shí)驗(yàn)裝置，參見圖1，包括:
[0030]管道I，一端封閉，一端與壓力倉4連接，用于容納水合物沉積物顆粒，內(nèi)部設(shè)置有能在外力作用下沿管道I內(nèi)壁移動(dòng)并將水合物沉積物顆粒推入壓力倉4的活塞；本實(shí)施例中采用不銹鋼材質(zhì)，耐腐性能強(qiáng)。
[0031]恒速恒壓泵2，輸出端與活塞3連接，并提供恒定速度和恒定壓力的驅(qū)動(dòng)力；
[0032]供水系統(tǒng)5，具有至少一噴射口，噴射口沿管道的長度方向布置，用于向管道內(nèi)噴入高速高壓水射流；水射流與不銹鋼填料管道內(nèi)的水合物沉積物顆?；旌希⒔档突钊七M(jìn)時(shí)水合物沉積物顆粒與不銹鋼填料管道壁的阻力；
[0033]壓力倉4，為水合物分解提供空間，內(nèi)部設(shè)置有攪拌器6，用于將其內(nèi)的水合物沉積物顆粒與水?dāng)嚢杈鶆?；壓力倉4側(cè)壁上設(shè)置有溫度傳感器7和壓力傳感器8 ;
[0034]采氣管10，用于采集氣體和水，設(shè)置在壓力倉4頂部，采氣管6底部設(shè)置有透水石9。
[0035]上述實(shí)施例中，實(shí)驗(yàn)裝置還包括吸土裝置11，設(shè)置在壓力倉4底部，通過沖水泵12反復(fù)向壓力倉4內(nèi)部沖水，再通過抽水泵反復(fù)吸將沉積在壓力倉底部的土顆粒吸出。
[0036]攪拌器6改善水合物沉積物顆粒與水的均勻混合和接觸的表面積，水合物分解后，氣體和水可通過過濾網(wǎng)9 (只允許氣和水穿透)向上部采氣管10流動(dòng)，而土顆粒則沉落到壓力倉4的底部，在不銹鋼填料管道一次輸送的水合物沉積物顆粒分解結(jié)束后，開啟吸土裝置11。
[0037]本發(fā)明提供的水合物分解實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置，將水合物沉積層中土與水合物的混合物以細(xì)顆粒形式采集，通過活塞推進(jìn)和水射流方式將細(xì)顆粒裝入壓力倉體內(nèi)，再輔助摻混、攪拌等使得水合物分解，可以實(shí)現(xiàn)水合物沉積物細(xì)顆粒的連續(xù)供應(yīng)，又能夠通過水射流、摻混攪拌等加速水合物的分解，為水合物高效開采方法提供技術(shù)支持，在對流傳熱、多相分離等工程與技術(shù)領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新的水合物分解實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，將水合物沉積物顆粒裝入填料管道中，推入壓力倉內(nèi)，同時(shí)向管道中噴入水；水的溫度在5°c?30°C之間，水流速度與水合物沉積物顆粒推進(jìn)速度的比例使得水與水合物沉積物顆粒的體積混合比在7:3以上； 步驟2，將壓力倉內(nèi)的水合物沉積物顆粒與水混合，促使水合物分解；同時(shí)測量壓力倉內(nèi)溫度和壓力分布，提供水合物分解信息； 步驟3，水合物沉積物顆粒在壓力倉內(nèi)分解后，氣體和水通過過濾網(wǎng)向上流出，土顆粒沉落到壓力倉底部，記錄氣體、水和土顆粒的量； 步驟4，水合物沉積物顆粒分解結(jié)束后，將壓力倉內(nèi)的土顆粒吸出； 步驟5，將管道中的活塞拉出，重新填置水合物沉積物顆粒，重復(fù)上述步驟I?步驟4過程，完成水合物沉積物顆粒與水摻混分解的實(shí)驗(yàn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水合物分解實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述水合物沉積物顆粒的粒度在Imm?1mm之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水合物分解實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于， 所述壓力倉內(nèi)的壓力在8MPa?12MPa之間。4.一種水合物分解實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括: 管道，一端封閉，一端與壓力倉連接，用于容納水合物沉積物顆粒，內(nèi)部設(shè)置有能在外力作用下沿所述管道內(nèi)壁移動(dòng)并將水合物沉積物顆粒推入所述壓力倉的活塞； 泵，輸出端與所述活塞連接，并提供恒定速度和恒定壓力的驅(qū)動(dòng)力； 供水系統(tǒng)，具有至少一噴射口，所述噴射口沿所述管道的長度方向布置，用于向所述管道內(nèi)噴入水射流； 壓力倉，為水合物分解提供空間，內(nèi)部設(shè)置有攪拌器，用于將其內(nèi)的水合物沉積物顆粒與水?dāng)嚢杈鶆颍? 采氣管，用于采集氣體和水，設(shè)置在所述壓力倉頂部，采氣管底部設(shè)置有過濾網(wǎng)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水合物分解實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括吸土裝置，設(shè)置在所述壓力倉底部，通過反復(fù)向所述壓力倉內(nèi)部沖水和吸出將沉積在所述壓力倉底部的土顆粒吸出。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的水合物分解實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述壓力倉側(cè)壁上設(shè)置有溫度傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種水合物分解實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置，該方法包括：將水合物沉積物顆粒裝入填料管道中，推入壓力倉，向管道噴入水；水流速度與水合物沉積物顆粒推進(jìn)速度的比例使得水與水合物沉積物顆粒的體積混合比在7：3以上；將壓力倉內(nèi)的水合物沉積物顆粒與水混合，促使水合物分解；同時(shí)測量壓力倉內(nèi)溫度和壓力分布；水合物沉積物顆粒在壓力倉內(nèi)分解后，氣體和水通過過濾網(wǎng)向上流出，土顆粒沉落到壓力倉底部，記錄氣體、水和土顆粒的量；水合物沉積物顆粒分解結(jié)束后，將壓力倉內(nèi)的土顆粒吸出；將管道中的活塞拉出，重新填置水合物沉積物顆粒，重復(fù)上述步驟，完成水合物沉積物顆粒與水摻混分解的實(shí)驗(yàn)。
【IPC分類】G01N33/00
【公開號】CN104897854
【申請?zhí)枴緾N201510282569
【發(fā)明人】張旭輝, 魯曉兵, 王淑云, 趙京, 王愛蘭
【申請人】中國科學(xué)院力學(xué)研究所
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月28日