CN108827839A - 一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置及其测试方法，包括高压反应釜、天然气气瓶、天然气缓冲罐、冷凝水循环装置、水源和气液饱和罐，所述天然气缓冲罐的进气口通过第一管路与所述天然气气瓶连通，所述天然气缓冲罐的出气口通过第二管路与所述高压反应釜的进气口连通，所述高压反应釜的进水口通过第三管路与所述气液饱和罐的出水口连通，所述气液饱和罐通过第四管路与所述水源连通，所述天然气缓冲罐通过第五管路与所述第四管路连通，所述高压反应釜内设置有悬臂测试模块和泥砂固定模块；所述悬臂测试模块包括悬臂、拉力传感器和纳米位移平台，所述拉力传感器的一端与所述纳米位移平台连接，另一端与所述悬臂连接。
Description
技术领域
本发明涉及天然气水合物领域，尤其涉及一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置。
背景技术
自然界中的天然气水合物被认为是未来潜在的新能源，但是在勘探开发天然气水合物的过程中面临着出砂埋井的风险。因此需要深入研究储层出砂机制及其规律，进而有针对性的提出防砂措施并优化开采规程。水合物储层出砂归根结底还是力学的原因，其中泥砂颗粒间以及泥砂颗粒与水合物颗粒间的相互作用力是砂粒运移的关键因素之一。研究并评价泥砂颗粒间以及泥砂颗粒与水合物颗粒间的相互作用力可为基于离散介质理论的出砂数值模拟提供细观参数，对准确揭示水合物储层泥砂产出机理、掌握泥砂产出规律、指导泥砂防控设计进而实现长期高效开采具有重要作用。
现有的测试水合物颗粒间微力的测试装置是基于油气输运管道油相和气相环境中，但自然界中的天然气水合物地层往往是水合物和水填充在骨架孔隙或者裂隙中。因此，需要测试水相、气相及气液混合环境下的水合物颗粒与砂或者粘土颗粒间的粘聚力和摩擦力，但目前还没有相关的装置和方法来研究评价水合物地层颗粒间作用力。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，其能测试水相、气相及气液混合环境下的水合物颗粒与砂或者粘土颗粒间的粘聚力和摩擦力。
本发明的目的之二在于提供一种天然气水合物地层颗粒间微力测试方法，其能测试水相、气相及气液混合环境下的水合物颗粒与砂或者粘土颗粒间的粘聚力和摩擦力。
为了达到上述目的之一，本发明所采用的技术方案如下：
一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，包括高压反应釜、天然气气瓶、天然气缓冲罐、冷凝水循环装置、水源和气液饱和罐，所述天然气缓冲罐的进气口通过第一管路与所述天然气气瓶连通，所述天然气缓冲罐的出气口通过第二管路与所述高压反应釜的进气口连通，所述高压反应釜的进水口通过第三管路与所述气液饱和罐的出水口连通，所述气液饱和罐的进水口通过第四管路与所述水源连通，所述天然气缓冲罐的出气口通过第五管路与所述第四管路连通，所述高压反应釜内设置有悬臂测试模块和泥砂固定模块；所述悬臂测试模块包括悬臂、拉力传感器和纳米位移平台，所述拉力传感器的一端与所述纳米位移平台连接，另一端与所述悬臂连接；所述高压反应釜的进气口处设置有第一温度传感器和第一压力传感器，所述高压反应釜的进水口处设置有第二温度传感器和第二压力传感器，所述高压反应釜上设置有可视窗口，所述可视窗口的一侧设置有体视显微镜，所述冷凝水循环装置的出口处连接有第一冷却水出口管路和第二冷却水出口管路，所述第一冷却水出口管路和第二冷却水出口管路分别缠绕在所述高压反应釜的外壁上，所述冷凝水循环装置的出水口与所述气液饱和罐连通。
进一步地，天然气水合物地层颗粒间微力测试装置还包括控制器，所述拉力传感器和纳米位移平台分别与所述控制器连接，，所述体视显微镜与所述控制器连接，所述第一温度传感器和第一压力传感器分别与所述控制器连接，所述第二温度传感器和第二压力传感器分别与所述控制器连接。
进一步地，所述第一管路上设置有第一截止阀、第一压力表和第二截止阀。
进一步地，所述第二管路上设置有第二压力表、第三截止阀、第四截止阀和第一止回阀。
进一步地，所述第三管路上设置有第五截止阀和第二止回阀，所述第四管路上设置有第六截止阀，所述第五管路上设置有第七截止阀。
进一步地，所述高压反应釜的出气口处设置有第八截止阀，所述高压反应釜的出水口处设置有第九截止阀。
进一步地，所述可视窗口为可视透明蓝宝石窗口。
为了达到上述目的之二，本发明所采用的技术方案如下：
一种天然气水合物地层颗粒间微力测试方法，包括以下步骤：
S1、在所述高压反应釜内的悬臂测试模块的悬臂上滴一滴水，将待测的泥砂颗粒固定在泥砂固定模块上；
S2、将所述天然气气瓶及天然气缓冲罐调节至测试所需压力，天然气经过高压反应釜上部的第四截止阀和第一止回阀进入高压反应釜内；
S3、开启冷却水循环装置对高压反应釜进行降温，将高压反应釜内的温度降至测试温度；
S4、待悬臂上的水滴形成水合物后，调节水源的压力，水经过气液饱和罐与来自天然气缓冲罐的天然气饱和并在接近水合物形成温度附近预冷后进入高压反应釜内，使高压反应釜的液体上升至测试所需液位；
S5、通过体视显微镜配合悬臂测试模块的悬臂操作，进行测试。
进一步地，所述水预冷后，经高压反应釜下部的第五截止阀(831)和第二止回阀进入高压反应釜内。
相比现有技术，本发明的有益效果在于，所述高压反应釜内设置有悬臂测试模块和泥砂固定模块；所述悬臂测试模块包括悬臂、拉力传感器和纳米位移平台，所述拉力传感器的一端与所述纳米位移平台连接，另一端与所述悬臂连接；所述高压反应釜上设置有可视窗口，所述可视窗口的一侧设置有体视显微镜，所述体视显微镜与所述控制器连接，所述冷凝水循环装置的出口处连接有第一冷却水出口管路和第二冷却水出口管路，所述第一冷却水出口管路和第二冷却水出口管路分别缠绕在所述高压反应釜的外壁上，所述冷凝水循环装置的出水口与所述气液饱和罐连通；本发明可模拟天然气水合物地层的水、天然气水合物及泥砂颗粒并存的自然环境，设置有拉力传感器和纳米位移平台，可以记录悬臂测试模块的垂直方向和水平方向上的力和位移，并测试气相、水相和气液混合环境在相应的温度和压力条件下，水合物颗粒和泥砂颗粒的粘聚力和摩擦力，设置有第一温度传感和第一压力传感器，可以测量高压反应釜上部气相环境的温度和压力，设置有第二温度传感器和第二压力传感器，可以测量高压反应釜下部液相环境的温度和压力。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明所述的高压反应釜、悬臂测试模块和泥砂固定模块的结构示意图。
图中：1-高压反应釜、2-天然气气瓶、3-天然气缓冲罐、4-冷凝水循环装置、5-水源、6-气液饱和罐、7-控制器、9-体视显微镜、11-悬臂测试模块、12-泥砂固定模块、13-可视窗口、14-第一温度传感器、15-第一压力传感器、16-第二温度传感器、17-第二压力传感器、18-第八截止阀、19-第九截止阀、41-第一冷却水出口管路、42-第二冷却水出口管路、81-第一管路、82-第二管路、83-第三管路、84-第四管路、85-第五管路、111-悬臂、112-拉力传感器、113-纳米位移平台、811-第一截止阀、812-第一压力表、813-第二截止阀、821-第二压力表、822-第三截止阀、823-第四截止阀、824-第一止回阀、831-第五截止阀、832-第二止回阀、841-第六截止阀、851-第七截止阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，包括高压反应釜1、天然气气瓶2、天然气缓冲罐3、冷凝水循环装置4、水源5、气液饱和罐6和控制器7，所述天然气缓冲罐3的进气口通过第一管路81与所述天然气气瓶2连通，所述天然气缓冲罐3的出气口通过第二管路82与所述高压反应釜1的进气口连通，所述高压反应釜1的进水口通过第三管路83与所述气液饱和罐6的出水口连通，所述气液饱和罐6的进水口通过第四管路84与所述水源5连通，所述天然气缓冲罐3的出气口通过第五管路85与所述第四管路84连通，所述高压反应釜1内设置有悬臂测试模块11和泥砂固定模块12；所述悬臂测试模块11包括悬臂111、拉力传感器112和纳米位移平台113，所述拉力传感器112的一端与所述纳米位移平台113连接，另一端与所述悬臂111连接；所述高压反应釜1上设置有可视窗口13，所述可视窗口13的一侧设置有体视显微镜9，所述体视显微镜9与所述控制器7连接。
具体地，所述拉力传感器112和纳米位移平台113分别与所述控制器7连接，纳米位移平台113用于测试悬臂测试模块11垂直方向和水平方向上的位移，拉力传感器112用于测试微观下水合物颗粒和泥砂颗粒间的粘聚力和摩擦力。优选地，纳米位移平台113选用上海PI纳米位移技术有限公司L系列线性平台，纳米位移平台113的具体型号需要根据承重及运动速度的精度等确定。
具体地，所述冷凝水循环装置4的出口处连接有第一冷却水出口管路41和第二冷却水出口管路42，所述第一冷却水出口管路41和第二冷却水出口管路42分别缠绕在所述高压反应釜1的外壁上，所述冷凝水循环装置4的出水口与所述气液饱和罐6连通。第一冷却水出口管路41和第二冷却水出口管路42分别缠绕在所述高压反应釜1的外壁上，由于冷凝水循环装置4的降温能力较好，可以对高压反应釜1进行降温，使高压反应釜1的压力迅速降低。冷凝水循环装置4通过管路与气液饱和罐6连通，将冷水注入到气液饱和罐6内进行降温。
具体地，天然气水合物地层颗粒间微力测试装内设置有气液饱和罐6，气液饱和罐6可以调节饱和水的液位，使天然气水合物颗粒和泥砂颗粒在饱和水环境的液位之上或液位之下进行测试。气液饱和罐6的作用类似于压力容器，当水和气体进入气液饱和罐6内，水和气体在压力的作用下进行饱和，当气体压力无法继续增加且维持在某个值得时候，水就已经饱和了这部分气体，然后再打开第五截止阀831将这部分饱和溶液通入到高压反应釜1内，模拟天然气水合物形成时候的地层饱和水环境。
具体地，悬臂测试模块11和泥砂固定模块12均被固定在高压反应釜1内。其中悬臂测试模块11设置于高压反应釜1的上部，避免与高压反应釜1下部的水接触。当天然气水合物地层颗粒间微力测试装置测试时，悬臂测试模块11将产生悬臂111的水平和垂直运动，使水合物颗粒与泥砂颗粒进行粘聚力和摩擦力测试。
具体地，悬臂111上的水合物颗粒在纳米位移平台113的运动下，向下和水平方向移动与泥砂颗粒接触，然后通过纳米位移平台113向上带动悬臂111拉伸，此时拉力传感器112记录力的数据的最大值即为粘聚力。测量摩擦力时，泥砂固定模块12上的泥砂颗粒做成的长方形片，水合物颗粒与泥砂片接触，通过纳米位移平台113带动悬臂111向上拉伸，此时拉力传感器112记录的数据即为摩擦力。
具体地，所述高压反应釜1的进气口处设置有第一温度传感器14和第一压力传感器15，所述第一温度传感器14和第一压力传感器15分别与所述控制器7连接，所述高压反应釜1的进水口处设置有第二温度传感器16和第二压力传感器17，所述第一温度传感器14和第一压力传感器15分别与所述控制器7连接，第一温度传感14用于测量高压反应釜1上部气相环境的温度，第一压力传感器15用于测量高压反应釜1上部气相环境的压力；第二温度传感器16用于测量高压反应釜1下部液相环境的温度，第二压力传感器17用于测量高压反应釜1下部液相环境的压力。
具体地，控制器7用以接收信号和处理数据，接受来自体视显微镜9的图像数据和第一温度传感器14、第二温度传感器16、第一压力传感器15、第二压力传感器17、纳米位移平台113、拉力传感器112的数据，从而得到悬臂测试模块11的垂直位移和水平位移数据及水合物颗粒和泥砂颗粒间的粘聚力和摩擦力。
具体地，所述第一管路81上设置有第一截止阀811、第一压力表812和第二截止阀813，优选地，所述第一管路81上从天然气气瓶2到天然气缓冲罐3依次设置有第一截止阀811、第一压力表812和第二截止阀813。
具体地，所述第二管路82上设置有第二压力表821、第三截止阀822、第四截止阀823和第一止回阀824，优选地，所述第二管路82上从天然气缓冲罐3到高压反应釜1依次设置有第二压力表821、第三截止阀822、第四截止阀823和第一止回阀824。
具体地，所述第三管路83上设置有第五截止阀831和第二止回阀832，所述第四管路84上设置有第六截止阀841，所述第五管路85上设置有第七截止阀851。
具体地，所述高压反应釜1的出气口处设置有第八截止阀18，所述高压反应釜1的出水口处设置有第九截止阀19。
具体地，所述可视窗口13为可视透明蓝宝石窗口，可视透明蓝宝石窗口配合体视显微镜9，可以从更好的角度观测高压反应釜1内的被测颗粒。
如图1所示，高压反应釜1的底部设置有第五截止阀831，在进行测试时将第五截止阀831打开，使高压反应釜1内下部的饱和水的水位高度能低于或超过泥砂颗粒的高度，从而使高压反应釜1能模拟地下水饱和天然气环境的微观力学测试。测试结束后，打开高压反应釜1底部的第九截止阀19将高压反应釜1内的水排出。
具体地，设置有第一截止阀811、第二截止阀813、第三截止阀822、第四截止阀823、第五截止阀831、第六截止阀841、第七截止阀851、第八截止阀18和第九截止阀19不仅可以在测试结束后排放高压反应釜1内的水和气体，还可以配合第一止回阀824和第二止回阀832，从而调节高压反应釜1内的气相和水相环境的压力，达到测试所需的压力。
一种天然气水合物地层颗粒间微力测试方法，包括以下步骤：
S1、在所述高压反应釜1内的悬臂测试模块11的悬臂111上滴一滴水，将待测的泥砂颗粒固定在泥砂固定模块12上；
S2、将所述天然气气瓶2及天然气缓冲罐3调节至测试所需压力，天然气经过高压反应釜1上部的第四截止阀823和第一止回阀824进入高压反应釜1内；
S3、开启冷凝水循环装置4对高压反应釜1进行降温，将高压反应釜1内的温度降至测试温度；
S4、待悬臂111上的水滴形成水合物后，调节水源5的压力，水经过气液饱和罐6与来自天然气缓冲罐3的天然气饱和并在接近水合物形成温度附近预冷后，经高压反应釜1下部的第五截止阀831和第二止回阀832进入高压反应釜1内，使高压反应釜1的液体上升至测试所需液位；
S5、通过体视显微镜9配合悬臂测试模块11的悬臂111操作，进行测试。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，其特征在于：包括高压反应釜(1)、天然气气瓶(2)、天然气缓冲罐(3)、冷凝水循环装置(4)、水源(5)和气液饱和罐(6)，所述天然气缓冲罐(3)的进气口通过第一管路(81)与所述天然气气瓶(2)连通，所述天然气缓冲罐(3)的出气口通过第二管路(82)与所述高压反应釜(1)的进气口连通，所述高压反应釜(1)的进水口通过第三管路(83)与所述气液饱和罐(6)的出水口连通，所述气液饱和罐(6)的进水口通过第四管路(84)与所述水源(5)连通，所述天然气缓冲罐(3)的出气口通过第五管路(85)与所述第四管路(84)连通，所述高压反应釜(1)内设置有悬臂测试模块(11)和泥砂固定模块(12；所述悬臂测试模块(11)包括悬臂(111)、拉力传感器(112)和纳米位移平台(113)，所述拉力传感器(112)的一端与所述纳米位移平台(113)连接，另一端与所述悬臂(111)连接；所述高压反应釜(1)的进气口处设置有第一温度传感器(14)和第一压力传感器(15)，所述高压反应釜(1)的进水口处设置有第二温度传感器(16)和第二压力传感器(17)，所述高压反应釜(1)上设置有可视窗口(13)，所述可视窗口(13)的一侧设置有体视显微镜(9)，所述冷凝水循环装置(4)的出口处连接有第一冷却水出口管路(41)和第二冷却水出口管路(42)，所述第一冷却水出口管路(41)和第二冷却水出口管路(42)分别缠绕在所述高压反应釜(1)的外壁上，所述冷凝水循环装置(4)的出水口与所述气液饱和罐(6)连通。
2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，其特征在于：还包括控制器(7)，所述拉力传感器(112)和纳米位移平台(113)分别与所述控制器(7)连接，所述体视显微镜(9)与所述控制器(7)连接，所述第一温度传感器(14)和第一压力传感器(15)分别与所述控制器(7)连接，所述第二温度传感器(16)和第二压力传感器(17)分别与所述控制器(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，其特征在于：所述第一管路(81)上设置有第一截止阀(811)、第一压力表(812)和第二截止阀(813)。
4.根据权利要求1所述的一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，其特征在于：所述第二管路(82)上设置有第二压力表(821)、第三截止阀(822)、第四截止阀(823)和第一止回阀(824)。
5.根据权利要求1所述的一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，其特征在于：所述第三管路(83)上设置有第五截止阀(831)和第二止回阀(832)，所述第四管路(84)上设置有第六截止阀(841)，所述第五管路(85)上设置有第七截止阀(851)。
6.根据权利要求1所述的一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，其特征在于：所述高压反应釜(1)的出气口处设置有第八截止阀(18)，所述高压反应釜(1)的出水口处设置有第九截止阀(19)。
7.根据权利要求1所述的一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，其特征在于：所述可视窗口(13)为可视透明蓝宝石窗口。
8.一种天然气水合物地层颗粒间微力测试方法，包括权利要求1至权利要求7任一项所述的天然气水合物地层颗粒间微力测试装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在所述高压反应釜(1)内的悬臂测试模块(11)的悬臂(111)上滴一滴水，将待测的泥砂颗粒固定在泥砂固定模块(12)上；
S2、将所述天然气气瓶(2)及天然气缓冲罐(3)调节至测试所需压力，天然气经过高压反应釜(1)上部的第四截止阀(823)和第一止回阀(824)进入高压反应釜内；
S3、开启冷却水循环装置(4)对高压反应釜(1)进行降温，将高压反应釜(1)内的温度降至测试温度；
S4、待悬臂上的水滴形成水合物后，调节水源(5)的压力，水经过气液饱和罐(6)与来自天然气缓冲罐(3)的天然气饱和并在接近水合物形成温度附近预冷后进入高压反应釜(1)内，使高压反应釜(1)的液体上升至测试所需液位；
S5、通过体视显微镜(9)配合悬臂测试模块(1)的悬臂(111)操作，进行测试。
9.根据权利要求8所述的一种天然气水合物地层颗粒间微力测试方法，其特征在于：水预冷后，经高压反应釜(1)下部的第五截止阀(831)和第二止回阀(832)进入高压反应釜(1)内。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109323986A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-02-12 | 中国地质大学（武汉） | 一种气体水合物与矿物颗粒间粘附力的测试装置及方法 |
| CN109883946A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-06-14 | 华南理工大学 | 一种带悬臂操作的耐高压显微观测恒温台 |
| CN110186803A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-30 | 中国地质大学（武汉） | 天然气水合物表面分子吸附机理实时测试装置及测试方法 |
| CN110346285A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-18 | 中国石油大学(华东) | 力学特性检测装置以及力检测系统 |
| CN111852409A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-10-30 | 黑龙江科技大学 | 一种天然气水合物开采装置及方法 |
| CN112782074A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 北京大学 | 一种评价水合物抑制剂微观作用效果的装置及其使用方法 |
| CN112858161A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-28 | 西南石油大学 | 一种测定气体水合物和管道壁面粘附力的装置及方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110847873B (zh) * | 2019-11-08 | 2021-01-15 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种低渗天然气水合物藏原位水力射流开采装置及方法 |
| CN111458130B (zh) * | 2020-05-07 | 2024-01-26 | 苏州奥德高端装备股份有限公司 | 一种飞机燃油总管测试模拟系统 |
| CN112213220B (zh) * | 2020-09-27 | 2022-03-11 | 西南石油大学 | 含砂水合物浆体对管道冲蚀与摩阻系数测量装置及方法 |
| CN113047828B (zh) * | 2021-02-26 | 2022-12-06 | 青岛海洋地质研究所 | 泥质粉砂型水合物降压开采过程中粘土膨胀和运移的可视化模拟方法 |
| CN114136523B (zh) * | 2021-12-30 | 2024-11-01 | 中国地质大学（武汉） | 一种用于水合物颗粒间的摩擦力测量装置及方法 |
| CN115266527A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-11-01 | 中国石油大学(北京) | 多类型水合物地层模拟系统及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104406864A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-03-11 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种天然气水合物力学特性测试装置 |
| CN106814166A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-06-09 | 中国地质大学（武汉） | 评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的实验装置及方法 |
| WO2017107639A1 (zh) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种原位观测水合物微观反应动力学过程的高压冷热台装置及使用方法 |
| CN208805440U (zh) * | 2018-08-28 | 2019-04-30 | 广州海洋地质调查局 | 一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1069490C (zh) * | 1996-09-16 | 2001-08-15 | 北京华戎生物激素厂 | 齐墩螨素－敌敌畏混合杀虫剂 |
| CN100489485C (zh) | 2004-09-24 | 2009-05-20 | 中国科学院力学研究所 | 微力学测试仪及其测试方法 |
| CN104453794B (zh) * | 2014-11-20 | 2017-05-17 | 中国科学院广州能源研究所 | 天然气水合物开采全过程模拟实验系统及模拟方法 |
| CN104500031B (zh) * | 2014-11-20 | 2017-03-29 | 中国科学院广州能源研究所 | 天然气水合物地层钻井模拟装置 |
| CN105301200B (zh) * | 2015-11-12 | 2017-04-26 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种天然气水合物开采出砂特性测试装置 |
| CN207439900U (zh) | 2017-11-30 | 2018-06-01 | 厦门华特公路沥青技术有限公司 | 一种粘聚力测试仪 |
-
2018
- 2018-08-28 CN CN201810985252.2A patent/CN108827839B/zh active Active
-
2019
- 2019-08-05 US US16/531,672 patent/US11085862B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104406864A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-03-11 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种天然气水合物力学特性测试装置 |
| WO2017107639A1 (zh) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种原位观测水合物微观反应动力学过程的高压冷热台装置及使用方法 |
| CN106814166A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-06-09 | 中国地质大学（武汉） | 评价深水钻井中水合物形成与聚集行为的实验装置及方法 |
| CN208805440U (zh) * | 2018-08-28 | 2019-04-30 | 广州海洋地质调查局 | 一种天然气水合物地层颗粒间微力测试装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| CRAIG J. TAYLOR ET AL.: ""HYDRATE PARTICLES ADHESION FORCE MEASUREMENTS: EFFECTS OF TEMPERATURE, LOW DOSAGE INHIBITORS, AND INTERFACIAL ENERGY"", 《PROCEEDINGS OF THE 6TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON GAS HYDRATES》, pages 1 - 8 * |
| JOHAN SJO¨BLOM ET AL.: ""Investigation of the Hydrate Plugging and Non-Plugging Properties of Oils"", 《JOURNAL OF DISPERSION SCIENCE AND TECHNOLOGY》, pages 1100 - 1119 * |
| ZACHARY M. AMAN ET AL.: ""Adhesion Force between Cyclopentane Hydrate and Mineral Surfaces"", 《LANGMUIR》, pages 15551 - 15557 * |
| 刘海红 等: "天然气水合物颗粒微观受力及聚集特性研究进展", 《化工进展》, vol. 32, no. 08, pages 1796 - 1800 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109323986A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-02-12 | 中国地质大学（武汉） | 一种气体水合物与矿物颗粒间粘附力的测试装置及方法 |
| CN109883946A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-06-14 | 华南理工大学 | 一种带悬臂操作的耐高压显微观测恒温台 |
| CN109883946B (zh) * | 2019-01-25 | 2021-05-14 | 华南理工大学 | 一种带悬臂操作的耐高压显微观测恒温台 |
| CN110186803B (zh) * | 2019-05-22 | 2020-11-27 | 中国地质大学（武汉） | 天然气水合物表面分子吸附机理实时测试装置及测试方法 |
| CN110186803A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-30 | 中国地质大学（武汉） | 天然气水合物表面分子吸附机理实时测试装置及测试方法 |
| WO2021013162A1 (zh) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | 中国石油大学(华东) | 力学特性检测装置及其使用方法以及力检测系统 |
| CN110346285A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-18 | 中国石油大学(华东) | 力学特性检测装置以及力检测系统 |
| US12105014B2 (en) | 2019-07-22 | 2024-10-01 | China University Of Petroleum | Testing apparatus for thrust of hydrate |
| CN111852409A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-10-30 | 黑龙江科技大学 | 一种天然气水合物开采装置及方法 |
| CN111852409B (zh) * | 2020-07-24 | 2022-05-06 | 黑龙江科技大学 | 一种天然气水合物开采装置及方法 |
| CN112858161A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-28 | 西南石油大学 | 一种测定气体水合物和管道壁面粘附力的装置及方法 |
| CN112858161B (zh) * | 2021-01-12 | 2022-03-11 | 西南石油大学 | 一种测定气体水合物和管道壁面粘附力的装置及方法 |
| CN112782074A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 北京大学 | 一种评价水合物抑制剂微观作用效果的装置及其使用方法 |
Also Published As
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