CN111561298B - 一种海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，包括模拟舱主体、数据采集处理单元、舱内温控单元以及模拟舱主体的舱外设有的舱外温控单元，模拟舱主体内的每个模拟层位均各自连接有舱内温控单元，数据采集处理单元分别连接舱外温控单元和舱内温控单元；还提供一种海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统的使用方法，包括以下步骤：S1.天然气水合物藏环境模拟过程；S2.天然气水合物藏分解过程。本发明有效的结合了环壁温度控制和内部温度控制，对天然气水合物藏的温度环境实施双向调控，可在需求时间内有效的实现大尺度天然气水合物藏的深海温度环境模拟及温度变化调节，为天然气水合物藏环境的研究提供了充分的基础和便利性。

Description

一种海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统及使用方法

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，更具体地，涉及一种海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统及使用方法。

背景技术

天然气水合物是指水分子与气体分子在高压低温环境下形成的一种结晶状笼型化合物，在自然界中甲烷分子是形成天然气水合物的主要气体分子，因此天然气水合物多指甲烷水合物。天然气水合物主要蕴藏在永久冻土带和深海大陆坡海底沉积物中，天然气水合物在大自然环境中集中成藏则形成天然气水合物藏；天然气水合物由于储量大、分布广、能量密度高、燃烧后清洁无污染等优点，被誉为是21世纪最具有前景的接替能源，而受到各国政府和研究者的青睐。日本和我国都先后成功的进行了海洋天然气水合物藏试采，然而天然气水合物与常规油气藏资源不同，以固态形式赋存于自然界中，目前尚无成熟的可商业化开采的技术手段，亟需研究先进可靠的天然气水合物开采技术，以及对天然气水合物的基本性质进行精细化研究。大尺度海洋天然气水合物模拟技术可真实反应天然气水合物藏内的多相流动状态，是天然气水合物科学研究的重要手段。温度控制系统是决定大尺度天然气水合物模拟技术是否合理的关键步骤，由于大尺度天然气水合物藏模拟系统体积大、比表面积大，要在规定的时间内对系统进行升温或者降温操作要求温度控制系统能提供较大的热量或冷量，且传热方式有效精确，目前常规的天然气水合物藏环境模拟技术的外包覆水浴控温技术由于能提供的热量和冷量有限，且热源和冷源距离大尺度天然气水合物藏中心距离较远，不能满足大尺度天然气水合物藏模拟系统的快速均匀降温和升温需求。

发明内容

本发明为克服上述背景技术所述的目前常规的天然气水合物模拟技术的外包覆水浴控温技术由于能提供的热量和冷量有限，且热源和冷源距离大尺度天然气水合物藏中心距离较远，不能满足大尺度天然气水合物藏模拟系统的快速均匀降温和升温需求的问题，提供一种海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，包括模拟舱主体，所述模拟舱主体内包括自上而下依次设置的上覆沉积层、天然气水合物储层以及下伏自由气/自由水/气水混合层，还包括数据采集处理单元、舱内温控单元以及设在所述模拟舱主体外侧的舱外温控单元，所述模拟舱主体内的每个模拟层位均各自连接有一独立的所述舱内温控单元，所述数据采集处理单元分别连接所述舱外温控单元和所述舱内温控单元。这样，模拟舱主体为一般常用的天然气水合物模拟舱，尺寸较大(内部有效直径米级以上)；模拟舱主体主要为了模拟大尺度天然气水合物藏提供空间环境，材质为耐压材料，具有调节舱内压力以提供高压环境的功能，根据原位地质勘探数据，在模拟舱主体内部构建了天然气水合物地质分层，分为最上面的上覆沉积层、中间的天然气水合物储层和下伏自由气/自由水/气水混合层，因为最下层可能为自由气/自由水/气水混合层三种形式中的有且仅有一种形式存在，所以最下层也归为一层；由于天然气水合物藏一般位于深海的高压低温环境中，高压模拟舱主体提供高压以后，通过本技术方案中的舱外温控单元能够对高压模拟舱主体内部快速地降温，降温之后能够进行恒温循环控制，将其控制在恒定的高压低温环境下，很接近地模拟大自然天然气水合物藏的空间环境，方便进行天然气水合物藏空间环境的研究；另外舱内温控单元能够对模拟舱主体进行辅助的温度控制，使其温度分布更均匀，并且还能对模拟舱主体内的每个模拟层位进行加热升温，模拟天然气水合物的分解过程；而数据采集处理单元负责整个系统内的数据采集，主要为压力、温度、流量数据，根据采集的数据分析处理之后，预设需要降温或者升温的幅度。整个系统在温度调节控制方面更加地全面，能够满足快速均匀地降温或者升温，为天然气水合物藏环境的研究提供了充分的基础和便利性。

进一步的，所述舱外温控单元包括环绕设置在所述模拟舱主体的外壁上且与所述模拟舱主体每个模拟层位一一对应的三组环壁水浴系统、对应敷设在所述三组环壁水浴系统外的保温层以及与每一组环壁水浴系统一一对应连接的液体换热循环系统。这样，由于自然环境中天然气水合物储层的每个模拟层位温度不一样，所以在模拟环境中也将每个模拟层位的调节分开控制模拟实际地温梯度分布，每个模拟层位外壁环绕设置一个环壁水浴系统，每个模拟层位的环壁水浴系统连接一个液体换热循环系统，环壁水浴系统可根据需求选择添加载冷剂或者载热剂，一般为载冷剂，通过液体换热循环系统将载冷剂进行降温之后进行流动循环，降温之后流动到环壁水浴系统后能够与舱内的每个模拟层位物藏进行热交换，通过循环换热降温，且使每个模拟层位被环绕在一个较低温度的域内，就能够对模拟舱主体内的每个模拟层位物藏进行快速均匀地降温；当数据采集处理单元采集到的温度数据超过预先设定值时，便调节液体换热循环系统的功率，进入恒温控制阶段，通过水浴系统中载冷剂的不断流动达到持续低温控制，另外环壁水浴系统外面还敷设了一层保温层，保温层能够减少水浴系统与外界的热交换，间接地对模拟舱主体内部进行恒温控制，使整个模拟舱主体位于一个稳定的高压低温环境。

进一步的，所述液体换热循环系统包括循环泵、第一换热制冷机组、第一控制阀和第二控制阀，所述环壁水浴系统的出液口通过所述第一控制阀连接所述循环泵的抽液口，所述循环泵的排液口连接所述第一换热制冷机组的一端，所述第一换热制冷机组的另一端通过所述第二控制阀连接所述环壁水浴系统的回液口。这样，循环泵使得水浴系统内的载剂循环流动，与模拟舱主体进行换热之后回到第一换热制冷机组进行降温，降温之后再次泵入环壁水浴系统中与模拟舱主体进行热交换，如此循环，实现快速循环的降温。

作为一种优选方案，所述舱内温控单元包括三组换热管、第六控制阀，依次连接的储液罐、热水控制阀组、第二换热制冷机组、第五控制阀、液体注入泵和第一流量计，所述三组换热管分别布设在所述模拟舱主体舱内的每个模拟层位，所述第一流量计分设管道连接所述每根换热管的进液口，所述每根换热管的出液口共同连接所述第六控制阀的一端，所述第六控制阀的另一端连接在所述第二换热制冷机组与所述第五控制阀之间的连接管道上。这样，舱内温控单元是直接连接在模拟舱主体内部的，主要用于对模拟舱主体内的每个模拟层位进行加热分解，以模拟天然气水合物的分解过程，大致过程为，储液罐中的液体通过热水控制阀组流动到第二换热制冷机组进行升温，之后流入到液体注入泵中，液体注入泵通过第一流量计分成三个分管道分别实现模拟舱主体内的三个流动管路，之后达到每根换热管，在模拟物藏内部进行加热，加快换热的效率，使得天然气水合物藏加热分解，各换热管中的液体从换热管中流出之后汇入同一回路流回第二换热制冷机组，之后可循环流动，也可以流回储液罐中；第一流量计可以控制每根分管道的流入液体量并进行流量采集，以达到每个模拟层位的分别控制；舱内温控单元还可以用于模拟舱主体的降温，在大尺度的天然气水合物藏的低温环境模拟过程中，有时仅靠环壁的水浴系统难以使内部温度快速处于低温环境，而第二换热制冷机组也可以进行降温作业，换热管在内部通过加冷流体在每个模拟层位也可以进行降温处理，相当于内外双重温控。

进一步的，所述热水控制阀组包括第三控制阀和第四控制阀，所述第三控制阀两端分别连接所述储液罐的回液口和所述第二换热制冷机组的回液口，所述第四控制阀两端分别连接所述储液罐的出液口和所述第二换热制冷机组的进液口。这样，储液罐中的液体通过第四控制阀流出，通过第三控制阀流回，实现分管道控制。

作为另一种优选方案，所述舱内温控单元包括三组加热管、电源和控制开关，所述电源通过所述控制开关分别连接所述每根加热管。这样，模拟舱主体内的加热分解过程还可以通过电加热管的形式进行直接加热分解，加热功率根据实际需要可调节，每个模拟层位中的加热管通过控制开关独立控制。

进一步的，所述数据采集处理单元包括数据采集器、中央处理器、存储器以及显示器，所述模拟舱主体内的每个模拟层位均设置有温度传感器，所述各液体换热循环系统的管路种连接有第二流量计，所述数据采集器的一端分别连接所述温度传感器、所述第一流量计以及所述第二流量计，所述数据采集器的另一端连接所述中央处理器的一端，所述中央处理器的另一端分别所述存储器和所述显示器。这样，模拟舱主体内的每个模拟层位物藏中都均匀分布设置有多个温度传感器，进行多点测温，保证数据的准确性，并传输给数据采集器；另外第一流量计和第二流量计能够反馈管路中液体流动的数据，侧面反映制冷或者加热的功率大小，通过对各项数据的采集处理和实施分析显示，能够对各个单元进行分别控制，以使整个模拟舱主体内的天然气水合物藏环境位于一个稳定的高压低温环境中。

优选的，所述换热管为蛇形换热管或并列分布的列管式换热管。这样，蛇形换热管能够大大增加其表面的接触面积，提升换热的效率；并列均匀分布的列管式换热管能够均匀换热，且也有较大的接触面积，使得温度分布更加均匀，两种方式皆可采用。

还提供一种上述的海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统的使用方法，包括以下步骤：

S1.天然气水合物藏环境模拟过程：在所述已分层构建的天然气水合物藏模拟舱主体中，通过所述舱外温控单元对所述模拟舱主体中每个模拟层位进行降温；当所述数据采集处理单元接收到的温度数据低于预先设定值时，通过所述舱外温控单元对所述模拟舱主体中每个模拟层位分别进行恒温控制；

S2.天然气水合物藏分解过程：通过所述舱内温控单元对所述模拟舱主体中每个模拟层位进行加热，将所述模拟舱主体中的天然气水合物储层进行加热分解。

这样，通过系统调度运行，准备好海洋天然气水合物藏模拟系统的各系统到位。在模拟舱主体内分层构建上覆沉积层、天然气水合物储层和下伏自由气/自由水/气、水混合层三个层位；然后开始天然气水合物藏的温度环境模拟阶段。在天然气水合物形成的过程中，天然气水合物藏处于高压低温状态，需要模拟天然气水合物藏的低温环境。首先根据地质勘探数据，确定天然气水合物储层、上覆沉积层和下伏自由气/自由水/气、水混合层三个层位的温度分布。然后根据三个模拟层位的实际内部有效容积和环境温度条件确定舱外温控单元需要提供的制冷量，通过舱外温控单元需要提供的制冷量确定环壁水浴系统内部制冷机组及换热机组的功率和水浴系统内添加的载冷剂的量，以及在环壁水浴系统外壁需要敷设的保温层的厚度并敷设好保温层。通过内部温度控制单元需要提供的制冷量计算出换热管的换热速率，依据换热管的换热速率确定注入液体的速率和温度。当所有参数确定好，各系统准备到位后，开启舱外温控单元，对天然气水合物藏三个不同层位进行降温，直至三个层位的温度均达到设定的温度值，在整个系统的工作过程中需要实时记录各系统的温度。当仅靠环壁的水浴系统难以使模拟舱主体中的每个模拟层位快速处于低温环境时，也可将舱内温控单元用于模拟舱主体的降温，舱内温控单元中的第二换热制冷机组也可以进行降温作业，换热管在内部通过加冷流体在每一层位也可以进行降温处理，相当于内外双重温控。

在天然气水合物分解的过程中，需要外部提供热量辅助天然气水合物分解，舱内温控单元可以提供热源，在换热管内注入设定温度的热水，在天然气水合物藏内提供从内源向外传递扩散的热量，热水的注入温度根据天然气水合物分解速率决定。同时，在环壁水浴系统内也可以逐步提高水浴温度，模拟底层从外向天然气水合物藏的内部提供热量的情景，供天然气水合物分解需要。

与现有技术相比，有益效果是：

1.本发明有效的结合了环壁温度控制和内部温度控制，对天然气水合物藏的温度环境实施双向调控，可在需求时间内有效的实现大尺度天然气水合物藏的深海温度环境模拟及温度变化调节，为天然气水合物藏环境的研究提供了充分的基础和便利性。

附图说明

图1是本发明中海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统换热管为蛇形换热管的整体结构示意图。

图2是本发明中海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统换热管为列管式换热管的整体结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1

如图1所示，为一种海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，包括模拟舱主体101，所述模拟舱主体101内包括自上而下依次设置的上覆沉积层10、天然气水合物储层20以及下伏自由气/自由水/气水混合层30，还包括数据采集处理单元40、舱内温控单元60以及所述模拟舱主体101的舱外设有的舱外温控单元50，所述模拟舱主体101内的每个模拟层位均各自连接有一独立的所述舱内温控单元60，所述数据采集处理单元40分别连接所述舱外温控单元50和所述舱内温控单元60。所述数据采集处理单元40包括数据采集器、中央处理器、存储器以及显示器，所述模拟舱主体101内的每个模拟层位均设置有温度传感器5，所述各液体换热循环系统18的管路种连接有第二流量计，所述数据采集器一端分别连接所述温度传感器5、所述第一流量计12以及所述第二流量计、另一端连接所述中央处理器的一端，所述中央处理器的另一端分别所述存储器和所述显示器。

本实施例中，所述舱外温控单元50包括环绕设置在所述模拟舱主体101每个模拟层位对应外壁的三组环壁水浴系统16、对应敷设在所述三组环壁水浴系统16外的保温层17以及每一组环壁水浴系统16一一对应连接的液体换热循环系统18。所述液体换热循环系统18包括循环泵2、第一换热制冷机组1、第一控制阀3和第二控制阀4，所述环壁水浴系统16的出液口通过所述第一控制阀3连接所述循环泵2的抽液口，所述循环泵2的排液口连接所述第一换热制冷机组1的一端，所述第一换热制冷机组1的另一端通过所述第二控制阀4连接所述环壁水浴系统16的回液口。所述舱内温控单元60包括三组换热管13、第六控制阀14，依次连接的储液罐6、热水控制阀组、第二换热制冷机组8、第五控制阀9、液体注入泵11和第一流量计12，所述三组换热管13分别布设在所述模拟舱主体101舱内的每个模拟层位，所述第一流量计12分设管道连接所述每根换热管13的进液口，所述每根换热管13的出液口共同连接所述第六控制阀14的一端，所述第六控制阀14的另一端连接在所述第二换热制冷机组8与所述第五控制阀9之间的连接管道上。

本实施例中，所述换热管13为蛇形换热管；所述热水控制阀组包括第三控制阀7和第四控制阀15，所述第三控制阀7两端分别连接所述储液罐6的回液口和所述第二换热制冷机组8的回液口，所述第四控制阀15两端分别连接所述储液罐6的出液口和所述第二换热制冷机组8的进液口。

模拟舱主体101为一般常用的天然气水合物模拟舱，尺寸较大；模拟舱主体101主要为了模拟大尺度天然气水合物藏提供空间环境，材质为耐压材料，具有调节舱内压力以提供高压环境的功能，根据原位地质勘探数据，在模拟舱主体101内部构建了天然气水合物地质分层，分为最上面的上覆沉积层10、中间的天然气水合物储层20和下伏自由气/自由水/气水混合层30，因为最下层可能为自由气/自由水/气水混合层30三种形式中的有且仅有一种形式存在，所以最下层也归为一层；

由于自然环境中天然气水合物的每个模拟层位温度不一样，所以在模拟环境中也将每个模拟层位的调节分开控制，每个模拟层位外壁环绕设置一个环壁水浴系统16，每个模拟层位的环壁水浴系统16连接一个液体换热循环系统18，环壁水浴系统16可根据需求选择添加载冷剂或者载热剂，一般为载冷剂，通过液体换热循环系统18将载冷剂进行降温之后进行流动循环，降温之后流动到环壁水浴系统16后能够与舱内的每个模拟层位物藏进行热交换，通过循环换热降温，且使每个模拟层位被环绕在一个较低温度的域内，就能够对模拟舱主体101内的每个模拟层位物藏进行快速均匀地降温；当数据采集处理单元40采集到的温度数据超过预先设定值时，便调节液体换热循环系统18的功率，进入恒温控制阶段，通过水浴系统16中载冷剂的不断流动达到持续低温控制，另外环壁水浴系统16外面还敷设了一层保温层17，保温层17能够减少水浴系统16与外界的热交换，间接地对模拟舱主体101内部进行恒温控制，使整个模拟舱主体101位于一个稳定的高压低温环境内。循环泵2使得水浴系统16内的载剂循环流动，与模拟舱主体101进行换热之后回到第一换热制冷机组1进行降温，降温之后再次泵入环壁水浴系统16中与模拟舱主体101进行热交换，如此循环，实现快速循环的降温。

本实施例中，舱内温控单元60是直接连接在模拟舱主体101内部的，主要用于对模拟舱主体101内的每个模拟层位进行加热分解，以模拟天然气水合物的分解过程，大致过程为，储液罐6中的液体通过热水控制阀组流动到第二换热制冷机组8进行升温，之后流入到液体注入泵11中，液体注入泵11通过第一流量计12分成三个分管道分别实现模拟舱主体101内的三个流动管路，之后达到每根换热管13，蛇形换热管13能够大大增加其表面的接触面积，提升换热的效率；在模拟舱主体101内部每个模拟层位进行加热，加快换热的效率，使得天然气水合物加热分解，各换热管13中的液体从换热管13中流出之后汇入同一回路流回第二换热制冷机组8，之后可循环流动，也可以流回储液罐6中；第一流量计12可以控制每根分管道的流入液体量并进行流量采集，以达到每个模拟层位的分别控制。储液罐6中的液体通过第四控制阀15流出，通过第三控制阀7流回，实现分管道控制。模拟舱主体101内的每个模拟层位物藏中都设置有多个温度传感器5，进行多点测温，保证数据的准确性，并传输给数据采集器；另外第一流量计12和第二流量计能够反馈管路中液体流动的数据，侧面反映制冷或者加热的功率大小，通过对各项数据的采集处理和实施分析显示，能够对各个单元进行分别控制，以使整个模拟舱主体101内的天然气水合物藏环境位于一个稳定的高压低温环境中。

由于天然气水合物藏一般位于深海的高压低温环境中，高压模拟舱主体101提供高压以后，通过本实施例中的舱外温控单元50能够对高压模拟舱主体101内部快速地降温，降温之后能够进行恒温循环控制，将其控制在恒定的高压底温环境下，很接近地模拟大自然天然气水合物藏空间环境，方便进行天然气水合物藏空间环境的研究；另外舱内温控单元60能够对模拟舱主体101进行辅助的温度控制，使其温度分布更均匀，并且还能对模拟舱主体101内的每个模拟层位进行加热升温，模拟天然气水合物的分解过程；而数据采集处理单元40负责整个系统内的数据采集，主要为压力、温度、流量数据，根据采集的数据分析处理之后，预设需要降温或者升温的幅度。整个系统在温度调节控制方面更加地全面，能够满足快速均匀地降温或者升温，为天然气水合物藏环境的研究提供了充分的基础和便利性。

实施例2

本实施例与实施例1类似，其不同之处在于：

本实施例中的换热管为并列均匀分布的列管式换热管，其结构如图2所示，并列均匀分布的列管式换热管13能够均匀换热，且也有较大的接触面积，使得温度分布更加均匀。

实施例3

本实施例与实施例1类似，其不同之处在于：

本实施例中的舱内温控单元60包括三组加热管、电源和控制开关，所述电源通过所述控制开关分别连接所述每根加热管。该加热管为蛇形加热管。模拟舱主体101内的加热分解过程还可以通过电加热管地形式进行直接加热分解，分解的效率也大大提升，每个模拟层位中的加热管通过控制开关独立控制。

实施例4

本实施例提供一种实施例1中的海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统的使用方法，包括以下步骤：

S1.天然气水合物藏环境模拟过程：在所述已分层构建的天然气水合物藏模拟舱主体101中，通过所述舱外温控单元50对所述模拟舱主体101中每个模拟层位进行降温；当所述数据采集处理单元40接收到的温度数据低于预先设定值时，通过所述舱外温控单元50对所述模拟舱主体101中每个模拟层位分别进行恒温控制；

S2.天然气水合物分解过程：通过所述舱内温控单元60对所述模拟舱主体101中每个模拟层位进行加热，将所述模拟舱主体中的天然气水合物储层进行加热分解。

整个系统的工作过程具体为：通过系统调度运行，准备好海洋天然气水合物藏模拟系统的各系统到位。在模拟舱主体101内分层构建上覆沉积层10、天然气水合物储层20和下伏自由气/自由水/气、水混合层三个层位。然后开始天然气水合物藏的温度环境模拟阶段。在天然气水合物形成的过程中，天然气水合物藏处于高压低温状态，需要模拟天然气水合物藏的低温环境。首先根据地质勘探数据，确定天然气水合物储层20、上覆沉积层10和下伏自由气/自由水/气、水混合层三个层位的温度分布。然后根据三个模拟层位的实际内部有效容积和环境温度条件确定舱外温控单元50需要提供的制冷量，通过舱外温控单元50需要提供的制冷量确定环壁水浴系统16内部制冷机组及换热机组的功率和水浴系统16内添加的载冷剂的量，以及在环壁水浴系统16外壁需要敷设的保温层17的厚度并敷设好保温层17。通过内部温度控制单元需要提供的制冷量计算出换热管13的换热速率，依据换热管13的换热速率确定注入液体的速率和温度。当所有参数确定好，各系统准备到位后，开启舱外温控单元50，对天然气水合物藏三个不同层位进行降温，直至三个层位的温度均达到设定的温度值。在整个系统的工作过程中需要实时记录各系统的温度。当仅靠环壁的水浴系统16难以使模拟舱主体中的每个模拟层位快速处于低温环境时，也可将舱内温控单元60用于模拟舱主体101的降温，舱内温控单元60中的第二换热制冷机组8也可以进行降温作业，换热管13在内部通过加冷流体在每一层位也可以进行降温处理，相当于内外双重温控。

在天然气水合物藏加热分解的过程中，需要外部提供热量辅助天然气水合物分解，舱内温控单元60可以提供热源，在换热管13内注入设定温度的热水，在天然气水合物藏内提供从内源向外传递扩散的热量，热水的注入温度根据天然气水合物分解速率和热效率决定。同时，在环壁水浴系统16内也可以逐步提高水浴温度，模拟底层从外向天然气水合物藏的内部提供热量的情景，供天然气水合物分解需要。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，包括模拟舱主体，所述模拟舱主体内包括自上而下依次设置的上覆沉积层、天然气水合物储层以及下伏自由气/自由水/气水混合层，其特征在于，还包括数据采集处理单元、舱内温控单元以及设在所述模拟舱主体外侧的舱外温控单元，所述模拟舱主体内的每个模拟层位均各自连接有一独立的所述舱内温控单元，所述数据采集处理单元分别连接所述舱外温控单元和所述舱内温控单元；所述舱内温控单元包括三组换热管、第六控制阀，依次连接的储液罐、热水控制阀组、第二换热制冷机组、第五控制阀、液体注入泵和第一流量计，所述三组换热管分别布设在所述模拟舱主体舱内的每个模拟层位，所述第一流量计分设管道连接每根所述换热管的进液口，每根所述换热管的出液口共同连接所述第六控制阀的一端，所述第六控制阀的另一端连接在所述第二换热制冷机组与所述第五控制阀之间的连接管道上。

2.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，其特征在于，所述舱外温控单元包括环绕设置在所述模拟舱主体外壁上且与所述模拟舱主体每个模拟层位一一对应的三组环壁水浴系统、对应敷设在所述三组环壁水浴系统外的保温层以及与每一组环壁水浴系统一一对应连接的液体换热循环系统。

3.根据权利要求2所述的海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，其特征在于，所述液体换热循环系统包括循环泵、第一换热制冷机组、第一控制阀和第二控制阀，所述环壁水浴系统的出液口通过所述第一控制阀连接所述循环泵的抽液口，所述循环泵的排液口连接所述第一换热制冷机组的一端，所述第一换热制冷机组的另一端通过所述第二控制阀连接所述环壁水浴系统的回液口。

4.根据权利要求3所述的海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，其特征在于，所述热水控制阀组包括第三控制阀和第四控制阀，所述第三控制阀两端分别连接所述储液罐的回液口和所述第二换热制冷机组的回液口，所述第四控制阀两端分别连接所述储液罐的出液口和所述第二换热制冷机组的进液口。

5.根据权利要求3所述的海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，其特征在于，所述舱内温控单元包括三组加热管、电源和控制开关，所述电源通过所述控制开关分别连接每根所述加热管。

6.根据权利要求5所述的海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，其特征在于，所述数据采集处理单元包括数据采集器、中央处理器、存储器以及显示器，所述模拟舱主体内的每个模拟层位均设置有温度传感器，各所述液体换热循环系统的管路种连接有第二流量计，所述数据采集器的一端分别连接所述温度传感器、所述第一流量计以及所述第二流量计，所述数据采集器的另一端连接所述中央处理器的一端，所述中央处理器的另一端分别所述存储器和所述显示器。

7.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统，其特征在于，所述换热管为蛇形换热管或并列分布的列管式换热管。

8.一种权利要求1至7任一所述的海洋天然气水合物藏模拟温度控制系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.天然气水合物藏环境模拟过程：在已分层构建的天然气水合物藏的所述模拟舱主体中，通过所述舱外温控单元对所述模拟舱主体中每个模拟层位进行降温；当所述数据采集处理单元接收到的温度数据低于预先设定值时，通过所述舱外温控单元对所述模拟舱主体中每个模拟层位分别进行恒温控制；

S2.天然气水合物藏分解过程：通过所述舱内温控单元对所述模拟舱主体中每个模拟层位进行加热，将所述模拟舱主体中的天然气水合物储层进行加热分解。

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