CN108181212A - 一种分解速率测速方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分解速率测速方法及设备，所述设备包括：球形土颗粒制备模块(1)、含水合物球形土颗粒的制备与分解模块(2)、供气模块(3)、供水模块(4)、分解产气测量模块(5)以及数据收集记录模块(6)，本实施例提供的分解速率测速设备，可精确测量以海洋底部的沉积物土为待测样品的分解速率。
Description
技术领域
本发明涉及天然气技术领域，尤其涉及一种分解速率测速方法及设备。
背景技术
天然气水合物是一种储量巨大、清洁的非常规能源资源，也是我国的战略能源之一。世界上绝大多数的天然气水合物都分布在海底沉积物中，海洋天然气水合物的开采技术一直是研究的热点和难点。固态流化开采水合物的新型开采模式是一种非常具有发展潜力的开采技术，其中的关键环节是管道中含水合物分解的气液固多相流动输运过程。天然气水合物在管道中进行输送时会发生分解产生气体，多相流动与水合物分解同时发生并且相互影响，是一个非常复杂的涉及到传热和传质的多相流动问题，包括水合物的分解动力学和气液固三相流动理论，以及水合物分解与气液固三相流动之间的耦合作用问题。
管道流动体系下水合物分解速率的研究是进行水合物管道输送的基础，然而，目前管道流动体系下沉积物颗粒中天然气水合物的分解速率测量不准确。
发明内容
本发明实施例提供分解速率测速方法及设备，用以解决目前管道流动体系下沉积物颗粒中天然气水合物的分解速率测量不准确的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种分解速率测速设备，应用于管道流动体系下含水合物球形土颗粒的测量，包括：
球形土颗粒制备模块1，用于将具有一定含水量的海底沉积物土通过硅胶球形模具制备成多个设定直径的球形土颗粒；
含水合物球形土颗粒的制备与分解模块2，用于将所述球形土颗粒制备为含水合物的球形颗粒，以及所述确定含水合物球形土颗粒在流水作用下的分解过程；
供气模块3，用于为所述含水合物球形土颗粒的制备与分解模块2提供气体；
供水模块4，用于为所述含水合物球形土颗粒的制备与分解模块2提供水；
分解产气测量模块5，用于测量产生气体的瞬时流量和累计流量；
数据收集记录模块6，用于记录含水合物的球形颗粒制备过程中管道中的温度和压力变化、注入水的温度和流量、分解产生气体的瞬时流量和累积流量以及管道中的颗粒浓度和水流速度。
在一可能的实施例中，所述含水合物球形土颗粒的制备与分解模块2包括：
控温室21、温度压力传感器与电阻层析成像仪22、电磁流量计23、水合物制备与分解管道24和高速摄像机25。
在一可能的实施例中，所述供气模块3包括：
高压甲烷气瓶31、气体增压系统32和进气口阀门33。
在一可能的实施例中，所述供水模块4，包括：
温度计41、水槽42、水泵43和液体流量计44。
在一可能的实施例中，所述分解产气测量模块5，包括：
干燥系统51、气体流量计52和出气口阀门53。
第二方面，本发明实施例提供一种分解速率测速方法，应用于管道流动体系下含水合物球形土颗粒的测量，包括：
将待测样品通过球形土颗粒制备模块制备成多个设定直径的球形土颗粒；
将多个所述球形土颗粒通过水合物球形土颗粒的制备与分解模块制备为多个含水合物球形土颗粒；
将多个所述含水合物球形土颗粒放置于所述水合物制备与分解管道中，所述供水模块通过所述水合物制备与分解管道的底部的管道向所述水合物制备与分解管道进行注水，通过分解产气测量模块记录分解产生的气体流量；
将多个所述球形土颗粒放置于所述水合物制备与分解管道中，所述供水模块通过所述水合物制备与分解管道的底部的管道向所述水合物制备与分解管道进行注水，通过分解产气测量模块记录多余空气从出气口排除的瞬时流量和累计流量；
通过高速摄像机拍摄记录所述水合物制备与分解管道中所述含水合物球形土颗粒的分解过程；
采用数据收集记录模块记录分解过程中管道中的温度和压力变化、注入水的温度和流量、分解产生气体的瞬时流量和累积流量以及管道中的颗粒浓度和水流速度确定所述待测样品的分解速率。
在一可能的实施例中，所述将待测样品通过球形土颗粒制备模块制备成多个设定直径的球形土颗粒，包括：
将海洋底部的沉积物土作为待测样品，烘干后测量所述待测样品干密度和颗粒级配，在所述待测样品中加入设定量的蒸馏水配比成不同含水量的实验用土；
通过球形土颗粒制备模块将添加设定量的蒸馏水配比成不同含水量的实验用土的所述待测样品制备为多个直径统一的球形土颗粒，以及将多个所述球形土颗粒置于设定温度的温控室内放置设定时间；
其中，所述设定温度为-3℃，所述设定时间为5-6小时。
在一可能的实施例中，所述将多个所述球形土颗粒通过水合物球形土颗粒的制备与分解模块制备为多个含水合物球形土颗粒，包括：
将多个所述球形土颗粒放置于含水合物球形土颗粒的制备与分解模块的水合物制备与分解管道中，记录多个所述球形土颗粒的数量以及占据管道的初始高度；
设置控温室的温度，通过供气模块向水合物制备与分解管道中输送甲烷气体，并通过气体增压系统对所述水合物制备与分解管道进行升压；
通过2-3天完成所述多个含水合物球形土颗粒的制备。
本实施例提供的分解速率测速方法及设备，可精确测量以海洋底部的沉积物土为待测样品的分解速率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种分解速率测速设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种分解速率测速方法的流程示意图；
球形土颗粒制备模块-1、含水合物球形土颗粒的制备与分解模块-2、供气模块-3、供水模块-4、分解产气测量模块-5、数据收集记录模块-6；控温室-21、温度压力传感器与电阻层析成像仪-22、电磁流量计-23、水合物制备与分解管道-24、高速摄像机-25，高压甲烷气瓶-31、气体增压系统-32、进气口阀门-33，温度计-41、水槽-42、水泵-43和液体流量计-44，干燥系统-51、气体流量计-52、出气口阀门-53。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。
图1为本发明实施例提供的一种分解速率测速设备的结构示意图，参照图1，该设备具体包括：
球形土颗粒制备模块1，用于将具有一定含水量的海底沉积物土通过硅胶球形模具制备成多个设定直径的球形土颗粒；
含水合物球形土颗粒的制备与分解模块2，用于将所述球形土颗粒制备为含水合物的球形颗粒，以及所述确定含水合物球形土颗粒在流水作用下的分解过程；
供气模块3，用于为所述含水合物球形土颗粒的制备与分解模块2提供气体；
供水模块4，用于为所述含水合物球形土颗粒的制备与分解模块2提供水；
分解产气测量模块5，用于测量产生气体的瞬时流量和累计流量；
数据收集记录模块6，用于记录含水合物的球形颗粒制备过程中管道中的温度和压力变化、注入水的温度和流量、分解产生气体的瞬时流量和累积流量以及管道中的颗粒浓度和水流速度。
可选地，所述含水合物球形土颗粒的制备与分解模块2包括：
控温室21、温度压力传感器与电阻层析成像仪22、电磁流量计23、水合物制备与分解管道24和高速摄像机25。
其中，控温室21可控温度为-20℃～50℃，温度与压力传感器的温度-20℃～50℃，压力为1-10MPa；水合物制备与分解管道的直径为5cm，高度为100cm，最大承载压力为20MPa。
可选地，所述供气模块3包括：
高压甲烷气瓶31、气体增压系统32和进气口阀门33。
可选地，所述供水模块4，包括：
温度计41、水槽42、水泵43和液体流量计44。
其中，温度计41的温度范围为-20℃～50℃，水泵43的流速为36～360L/s，液体流量计44的最大计量为500mL/s。
可选地，所述分解产气测量模块5，包括：
干燥系统51、气体流量计52和出气口阀门53。
其中，干燥系统51长度为0.5m～1m，气体流量计52的量程为100L，最大瞬时流量为1000mL。
本实施例提供的分解速率测速设备，可精确测量以海洋底部的沉积物土为待测样品的分解速率。
图2为本发明实施例提供的一种分解速率测速方法的流程示意图，参照图2，该方法具体包括：
S201、将待测样品通过球形土颗粒制备模块制备成多个设定直径的球形土颗粒。
具体地，将海洋底部的沉积物土作为待测样品，烘干后测量所述待测样品干密度和颗粒级配，在所述待测样品中加入设定量的蒸馏水配比成不同含水量的实验用土；通过球形土颗粒制备模块将添加设定量的蒸馏水配比成不同含水量的实验用土的所述待测样品制备为多个直径统一的球形土颗粒，以及将多个所述球形土颗粒置于设定温度的温控室内放置设定时间；其中，所述球形土颗粒的直径为3mm～15mm，所述设定温度为-3℃，所述设定时间为5-6小时。
S202、将多个所述球形土颗粒通过水合物球形土颗粒的制备与分解模块制备为多个含水合物球形土颗粒。
具体地，将多个所述球形土颗粒放置于含水合物球形土颗粒的制备与分解模块的水合物制备与分解管道中，记录多个所述球形土颗粒的数量以及占据管道的初始高度；设置控温室的温度，通过供气模块向水合物制备与分解管道中输送甲烷气体，并通过气体增压系统对所述水合物制备与分解管道进行升压；通过2-3天完成所述多个含水合物球形土颗粒的制备，其中，设置控温室的温度为-3℃～5℃。
S203、将多个所述含水合物球形土颗粒放置于所述水合物制备与分解管道中，所述供水模块通过所述水合物制备与分解管道的底部的管道向所述水合物制备与分解管道进行注水，通过分解产气测量模块记录分解产生的气体流量。
其中，注水的流量为30～60mL/s，温度为：5℃～25℃，当水面到达管道顶端时停止注水。
S204、将多个所述球形土颗粒放置于所述水合物制备与分解管道中，所述供水模块通过所述水合物制备与分解管道的底部的管道向所述水合物制备与分解管道进行注水，通过分解产气测量模块记录多余空气从出气口排除的瞬时流量和累计流量。
S205、通过高速摄像机拍摄记录所述水合物制备与分解管道中所述含水合物球形土颗粒的分解过程。
S206、采用数据收集记录模块记录分解过程中管道中的温度和压力变化、注入水的温度和流量、分解产生气体的瞬时流量和累积流量以及管道中的颗粒浓度和水流速度确定所述待测样品的分解速率。
本实施例提供的分解速率测速方法，可精确测量以海洋底部的沉积物土为待测样品的分解速率。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (8)
1.一种分解速率测速设备，应用于管道流动体系下含水合物球形土颗粒的测量，其特征在于，包括：
球形土颗粒制备模块(1)，用于将具有一定含水量的海底沉积物土通过硅胶球形模具制备成多个设定直径的球形土颗粒；
含水合物球形土颗粒的制备与分解模块(2)，用于将所述球形土颗粒制备为含水合物的球形颗粒，以及所述确定含水合物球形土颗粒在流水作用下的分解过程；
供气模块(3)，用于为所述含水合物球形土颗粒的制备与分解模块(2)提供气体；
供水模块(4)，用于为所述含水合物球形土颗粒的制备与分解模块(2)提供水；
分解产气测量模块(5)，用于测量产生气体的瞬时流量和累计流量；
数据收集记录模块(6)，用于记录含水合物的球形颗粒制备过程中管道中的温度和压力变化、注入水的温度和流量、分解产生气体的瞬时流量和累积流量以及管道中的颗粒浓度和水流速度。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述含水合物球形土颗粒的制备与分解模块(2)包括：
控温室(21)、温度压力传感器与电阻层析成像仪(22)、电磁流量计(23)、水合物制备与分解管道(24)和高速摄像机(25)。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述供气模块(3)包括：
高压甲烷气瓶(31)、气体增压系统(32)和进气口阀门(33)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述供水模块(4)，包括：
温度计(41)、水槽(42)、水泵(43)和液体流量计(44)。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述分解产气测量模块(5)，包括：
干燥系统(51)、气体流量计(52)和出气口阀门(53)。
6.一种分解速率测速方法，应用于管道流动体系下含水合物球形土颗粒的测量，其特征在于，包括：
将待测样品通过球形土颗粒制备模块制备成多个设定直径的球形土颗粒；
将多个所述球形土颗粒通过水合物球形土颗粒的制备与分解模块制备为多个含水合物球形土颗粒；
将多个所述含水合物球形土颗粒放置于所述水合物制备与分解管道中，所述供水模块通过所述水合物制备与分解管道的底部的管道向所述水合物制备与分解管道进行注水，通过分解产气测量模块记录分解产生的气体流量；
将多个所述球形土颗粒放置于所述水合物制备与分解管道中，所述供水模块通过所述水合物制备与分解管道的底部的管道向所述水合物制备与分解管道进行注水，通过分解产气测量模块记录多余空气从出气口排除的瞬时流量和累计流量；
通过高速摄像机拍摄记录所述水合物制备与分解管道中所述含水合物球形土颗粒的分解过程；
采用数据收集记录模块记录分解过程中管道中的温度和压力变化、注入水的温度和流量、分解产生气体的瞬时流量和累积流量以及管道中的颗粒浓度和水流速度确定所述待测样品的分解速率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将待测样品通过球形土颗粒制备模块制备成多个设定直径的球形土颗粒，包括：
将海洋底部的沉积物土作为待测样品，烘干后测量所述待测样品干密度和颗粒级配，在所述待测样品中加入设定量的蒸馏水配比成不同含水量的实验用土；
通过球形土颗粒制备模块将添加设定量的蒸馏水配比成不同含水量的实验用土的所述待测样品制备为多个直径统一的球形土颗粒，以及将多个所述球形土颗粒置于设定温度的温控室内放置设定时间；
其中，所述设定温度为-3℃，所述设定时间为5-6小时。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将多个所述球形土颗粒通过水合物球形土颗粒的制备与分解模块制备为多个含水合物球形土颗粒，包括：
将多个所述球形土颗粒放置于含水合物球形土颗粒的制备与分解模块的水合物制备与分解管道中，记录多个所述球形土颗粒的数量以及占据管道的初始高度；
设置控温室的温度，通过供气模块向水合物制备与分解管道中输送甲烷气体，并通过气体增压系统对所述水合物制备与分解管道进行升压；
通过2-3天完成所述多个含水合物球形土颗粒的制备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180619 |
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