CN101246117B - 一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统包括天然气水合物合成模块、力学性质实验模块和微观测量模块，其中，天然气水合物合成模块包括供气系统、注液系统和反应室；力学性质实验模块包括应力测量系统、应变测量系统、温度控制系统和加压系统；微观测量模块包括CT测量系统；合成后，直接在反应室中加载进行力学性质测量；在合成和力学性质测量的同时，CT测量系统对样本进行实时监测，获得微观特性参数。通过本发明实验系统对天然气水合物合成的实验和测定，可分析得到天然气水合物的合成与分解条件、热力学参数、力学参数、分解后的地层的材料参数变化等数据，从而达到天然气水合物的储气、研究、供能、运输等目的。

Description

一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统
技术领域
本发明涉及天然气水合物开采研究领域，尤其是一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统。
背景技术
天然气水合物是一种类冰状的天然气矿藏，它是一种笼形化合物或称包络状混合物，它的形成不是通过分子间的强吸引力作用，而是水分子形成的笼状结构紧密地包裹了另一种分子。天然气水合物的主要成分是甲烷水合物。美国地质调查局最近的一篇研究报告显示自然界中天然形成的甲烷水合物的碳含量远大于目前所有化石燃料中的碳含量的总和。同时甲烷是一种比二氧化碳热容更高的温室气体，其效能是后者的20倍以上。另一方面，研究发现1体积的甲烷水合物中含有标准状态下164个体积的甲烷气体，它能给人类提供和储存能源。所以研究甲烷水合物对新能源的开发利用和预防全球温室效应有参考作用。
同时，随着油气可开采量的逐渐减少和消耗量的逐渐增加，天然气化合物开采的迫切性日益显著。为了研究深海海域不同沉积层中的天然气水合物的合成条件和力学特性，为我国海洋天然气水合物的开采和相关灾害提供准确参数，必须弄清楚天然气水合物的合成与分解条件、得到热力学参数、力学参数、分解后的地层的材料参数变化等。天然气水合物保持稳定需要恒定的高压低温条件，不适宜在不同压力温度环境下移动，因此，建成一套天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统是非常必要的。
发明内容
为实现上述目的，本发明一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统包括天然气水合物合成模块、力学性质实验模块和微观测量模块，其中，天然气水合物合成模块包括供气系统、注液系统和反应室；力学性质实验模块包括应力测量系统、应变测量系统、温度控制系统和加压系统；微观测量模块包括CT测量系统；合成的气体和液体在反应室中生成天然气水合物，反应过程中的数据均传输到数据采集系统进行统计分析；天然气水合物合成后，直接在反应室中加载以进行力学性质测量；在合成和力学性质测量的同时，CT测量系统对样本进行实时监测，获得微观特性参数。
进一步，所述实验系统还包括气体收集装置，该气体收集装置收集实验后所述反应室中剩余的气体。
进一步，所述反应室中设置有岩土样本，以模拟自然界中天然气水合物所在地层的特性。
进一步，所述供气系统包括高压气瓶、减压阀、缓冲罐和气体流量计。
进一步，所述注液系统包括注液泵和阀门装置。
进一步，所述CT测量系统包括CT照设系统和CT成像系统。
通过本发明综合实验系统对天然气水合物合成的实验和测定，可以有效的模拟天然气水合物的合成过程，并可分析得到天然气水合物的合成与分解条件、热力学参数、力学参数、分解后的地层的材料参数变化等数据，从而达到天然气水合物的储气、研究、供能、运输等目的。
附图说明
附图为本发明结构框图。
具体实施方式
如附图所示，本发明一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统包括天然气水合物合成模块、力学性质实验模块和微观测量模块。其中，天然气水合物合成模块包括供气系统1、注液系统2和反应室8，供气系统1包括高压气瓶1.1、减压阀1.2、缓冲罐1.4和气体流量计1.3；注液系统2包括注液泵2.1和阀门装置2.2。力学性质实验模块包括温度控制系统3、加压系统4、应力测量系统9、应变测量系统10，其中应力测量系统9、应变测量系统10设置在反应室8内。微观测量模块包括CT测量系统5，CT测量系统5进一步包括CT照设系统5.1和CT成像系统5.2。
实验时，先在反应室8中装入岩土样本，来模拟自然界中各种天然气水合物所在地层的特性，开启阀门装置2.2使注液泵2.1向反应室8中注入液体，使岩土样本处于饱和状态；控制温度控制系统3和加压系统4对反应室8进行加压和控温，同时数据采集系统7实时监控压力和温度信号，当温度和压力到达预定值时，开启减压阀1.1使高压气瓶1.1供气，在供气线路上设置有缓冲罐1.4以防治气体爆炸，并通过气体流量计1.3计量输入的气体量。在合成过程中，CT测量系统5通过CT照设系统5.1和CT成像系统5.2测量样品孔隙分布、大小、水合物的分布、颗粒间的连接等微观特征。实验过程中，反应室8中的部分气体排放到气体收集装置6，其通过在前部设置气体流量计6.1可测量回收的气体量，通过进气量和出气量的差值就可以确定合成的天然气水合物量。反应过程中的温度、压力、流量等数据均传输到数据采集系统7进行统计分析，从而可得到天然气水合物的合成与分解条件、热力学参数。天然气水合物合成后，直接在反应室8中对样品进行三轴压力的加载实验，通过应力测量系统9、应变测量系统10，获得应力应变等力学参数等数据。在进行力学性质实验的同时，也通过CT成像系统5对样品的微观变化进行观测，获得力学性质与微观特性的关系。

Claims (6)

1.一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统，其特征在于，该系统包括天然气水合物合成模块、力学性质实验模块和微观测量模块，其中，天然气水合物合成模块包括供气系统、注液系统和反应室；力学性质实验模块包括应力测量系统、应变测量系统、温度控制系统和加压系统；微观测量模块包括CT测量系统；合成的气体和液体在反应室中生成天然气水合物，反应过程中的数据均传输到数据采集系统进行统计分析；天然气水合物合成后，直接在反应室中对样品进行三轴压力的加载实验，通过应力测量系统、应变测量系统，获得力学性质参数数据；在合成和力学性质测量的同时，CT测量系统对样本进行实时监测，获得微观特性参数。
2.如权利要求1所述的一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括气体收集装置，该气体收集装置收集实验后所述反应室中剩余的气体。
3.如权利要求1所述的一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统，其特征在于，所述反应室中设置有岩土样本，以模拟自然界中天然气水合物所在地层的特性。
4.如权利要求1所述的一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统，其特征在于，所述供气系统包括高压气瓶、减压阀、缓冲罐和气体流量计。
5.如权利要求1所述的一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统，其特征在于，所述注液系统包括注液泵和阀门装置。
6.如权利要求1所述的一种天然气水合物合成与宏微观力学性质综合实验系统，其特征在于，所述CT测量系统包括CT照设系统和CT成像系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101451985B (zh) * 2008-12-24 2013-01-23 大连理工大学 天然气水合物合成与分解的检测装置
CN101477086B (zh) * 2008-12-29 2011-09-21 中国科学院广州能源研究所 气体水合物生成取样分析方法及装置
CN101697018B (zh) * 2009-10-23 2012-09-05 中国科学院力学研究所 一种水合物分解致地层分层破坏的模拟方法
CN101701955B (zh) * 2009-10-27 2013-04-03 中国科学院力学研究所 一种模拟水合物分解导致的地层突出破坏的装置和实验方法
CN102042995A (zh) * 2010-07-01 2011-05-04 青岛海洋地质研究所 天然气水合物热物理特性模拟实验装置
CN102162779B (zh) * 2011-01-07 2013-05-29 中国海洋石油总公司 一种用于天然气水合物原位生成与分解的三轴试验装置
CN102778464B (zh) * 2011-05-13 2015-02-11 中国石油化工股份有限公司 一种高温高压工业ct扫描系统及其使用方法
CN103424414A (zh) * 2012-05-22 2013-12-04 青岛海洋地质研究所 沉积物中水合物微观赋存状态的ct原位探测装置
CN103185772B (zh) * 2013-01-15 2015-06-03 中国科学院力学研究所 含水合物相变的固-液-气多相流动实验装置与测试方法
CN104360021A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 河海大学 一种模拟从深海能源土中开采天然气水合物的试验装置
CN104390902B (zh) * 2014-11-20 2017-01-25 大连理工大学 一种利用气体水合物饱和度变化分析沉积物孔隙分布的方法
WO2015075278A1 (en) * 2015-03-05 2015-05-28 Sensirion Ag Determination of fluid parameters
CN105424734B (zh) * 2016-01-12 2018-04-10 大连理工大学 一种用于x射线ct设备观测水合物生成与分解特性的低温高压控制装置
CN105548438B (zh) * 2016-01-26 2017-03-22 青岛海洋地质研究所 天然气水合物释放气体的连续高压氧化实验装置和方法
CN106290421B (zh) * 2016-09-14 2018-12-21 大连理工大学 一种基于微焦点x射线ct的水合物生长速率及有效体积测量装置及方法
CN106872660B (zh) * 2016-12-28 2020-06-26 中国石油大学(北京) 一种深水气井地面关井阶段天然气水合物生长模拟装置
CN106872497B (zh) * 2017-05-03 2018-05-01 青岛海洋地质研究所 Ct专用水合物电阻率测量装置及方法
CN107503715A (zh) * 2017-10-23 2017-12-22 大庆东油睿佳石油科技有限公司 一种模拟平行水平井注海水开采天然气水合物的装置
CN107807140B (zh) * 2017-12-04 2020-04-07 大连理工大学 一种基于高压节流控温技术的水合物相变过程可视化ct装置
CN109557252B (zh) * 2018-11-02 2021-02-02 广州海洋地质调查局 一种综合性水合物模拟系统
CN109900726A (zh) * 2019-04-02 2019-06-18 中国科学院地质与地球物理研究所 一种大尺寸天然气水合物储层压裂物理模拟和缝网观测方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.R.I.CLAYTON et al.The effects of disseminated methane hydrate on the dynamic stiffness and damping of a sand.《Geotechnique》.2005,第55卷(第6期),423-434. *
吴青柏等.冻结粗砂土中甲烷水合物形成CT试验研究.天然气地球科学17 2.2006,17(2),239-243,248.
吴青柏等.冻结粗砂土中甲烷水合物形成CT试验研究.天然气地球科学17 2.2006,17(2),239-243,248. *
周月等.天然气水合物实验装置的比较.天然气与石油22 4.2004,22(4),25-28.
周月等.天然气水合物实验装置的比较.天然气与石油22 4.2004,22(4),25-28. *

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