CN201749071U

CN201749071U - 天然气水合物储气量测定的实验装置

Info

Publication number: CN201749071U
Application number: CN 201020253085
Authority: CN
Inventors: 业渝光; 刘昌岭; 孟庆国; 程军
Original assignee: Qingdao Institute of Marine Geology
Current assignee: Qingdao Institute of Marine Geology
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-07-01

Abstract

本实用新型涉及一种实验装置，尤其涉及一种基于真空容积法测定天然气水合物储气量的实验装置。本实用新型的天然气水合物储气量测定的实验装置，包括标准管、样品管，标准管、样品管分别通过真空变径接头与管道相连，真空变径接头与管道之间设有阀门；管道的一端连接压力传感器，另一端连接真空泵，真空泵与管道之间设置阀门。该装置不仅可以用于人工合成的各种不同气体水合物的储气量，而且可以测定沉积物中复杂的天然水合物样品的储气量。此项方案不仅可以大大提高水合物储气量测定的准度和精度，还可广泛用于天然气水合物资源量的估算和天然气水合物储运技术的水合物含气量评价及经济核算领域。

Description

天然气水合物储气量测定的实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，尤其涉及一种基于真空容积法测定天然气水合物储气量的实验装置。

背景技术

现有技术中，测定水合物储气量的方法主要有称重法、间接计算法和仪器法。仪器法主要采用拉曼光谱、核磁共振、X衍射等大型分析测试仪器测定水合物的水合指数，仪器法多采用一些理论模型，对于沉积物中复杂天然气水合物水合指数的测定存在一定困难，而且测定成本高，实验测定程序繁复；间接计算法主要采用在水合物实验装置上加装流量计等计量仪表，通过测定水合物生成过程的气体消耗量或分解过程的产气量间接计算水合物的储气量，该法对于解决人工合成的大量水合物的含气量有一定意义，而对于难得的天然水合物样品储气量测定有一定局限性；称重法是将水合物样品放置在标准状况下分解，称量分解前后样品的重量损失计算气体的量，该方法还需借助其它仪器测定水合物分解气的平均分子量，并且受环境及人为因素影响较大。

实用新型内容

本实用新型的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种天然气水合物储气量测定的实验装置，其结构简单，测定值准确。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：其包括标准管、样品管，标准管、样品管分别通过真空变径接头与管道相连，真空变径接头与管道之间设有阀门；管道的一端连接压力传感器，另一端连接真空泵，真空泵与管道之间设置阀门。

为解决天然气水合物储气量直接测定问题，实用新型了采用真空容积法测定水合物储气量的实验装置，利用水合物真空条件下分解直接测定水合物的储气量。该装置测定天然气水合物储气量的主要原理如下：

假定的两个充满常压空气的独立的密闭体系，中间有一隔板，其中一个密闭体系的体积为V₀。将另一个密闭体系抽真空后打开隔板，待体系稳定后压力为P₀；将水合物样品置于体系中，打开隔板对整个体系抽真空(期间用液氮冷却保持水合物不分解)，抽真空后去掉液氮，水合物在真空状态下分解；待水合物完全分解，体系内外稳定后，体系内压力为P₁。根据等温等容条件下气体状态方程可得到水合物样品分解产生甲烷气体的体积V₁：

\frac{P_{1}}{P_{0}} = \frac{V_{1}}{V_{0}}

V_{1} = \frac{P_{1} \times V_{0}}{P_{0}}

将水合物分解产生的水称重并换算成实验温度下水的体积，最后即可得到所测水合物样品的储气量(气水比)S：

S = \frac{V_{1}}{V_{H_{2} O}}

实验装置还包括冷却装置，实验时冷却装置设置在标准管或样品管外侧。压力传感器的另一端连接数据采集单元。

应用该装置测定天然气水合物的储气量的技术方法，主要检查装置气密性，确保实验过程中不会漏气。

该装置不仅可以用于人工合成的各种不同气体水合物的储气量，而且可以测定沉积物中复杂的天然水合物样品的储气量。此项方案不仅可以大大提高水合物储气量测定的准度和精度，还可广泛用于天然气水合物资源量的估算和天然气水合物储运技术的水合物含气量评价及经济核算领域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做详细描述：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，该装置主要包括样品管1、标准管2、阀门Ⅰ3、阀门Ⅱ4、阀门Ⅲ5、真空泵6、压力传感器7、数据采集单元8和真空变径接头9。样品管1和标准管2为石英玻璃管，通过真空变径接头9与不锈钢的管道11连接，真空变径接头9内部为为高弹性橡胶密封圈，不仅可以实现真空密封还能够承受一定压力。压力传感器7的量程为-100kPa～100kPa，数据采集单元8能够实时显示和储存装置内水合物分解过程中气体压力的变化。

采用基于真空容积法测定天然气水合物储气量实验装置测定水合物储气量的具体实施方式如下：

(1)检查装置气密性：将装置按照装置图安装后，将阀门Ⅰ3、阀门Ⅱ4、阀门Ⅲ5全部打开，并连接真空泵6，开始抽真空。待数据采集单元8上显示装置内压力为-760mmHg一段时间后，关闭阀门I3。如连续10小时内压力不再变化则说明装置密封良好。否则，需检查管线的各个连接部分，并重新检查气密性，直至达到密封要求。

(2)实验前，准确测定标准管1部分的体积V₀。

(3)测定校准管气体的压力：关闭阀门Ⅱ4、阀门Ⅲ5，打开阀门Ⅰ3，抽真空直到压力不再变化为止，记下汞柱差h₀。关闭阀门Ⅰ3，保持阀门Ⅱ4，打开阀门Ⅲ5，记下汞柱差h₁，则标准管气体的压力为：P₀＝h₀-h₁。

(4)测量气体体积：

在样品管2的底部设置冷却装置12，冷却装置12内装有液氮，然后样品管2中放入待测水合物样品10，并将冷却装置12套在样品管2上；连接真空泵6，打开阀门Ⅰ3、阀门Ⅲ5，微开阀门Ⅱ4，观察压力变化，当压力显著降低时全开阀门Ⅱ4，直至体系压力不再变化，此时汞柱差应为h₀；关闭阀门Ⅰ3，断开真空泵6；移走冷却装置12，水合物样品13分解，压力上升；待压力不再变化时，水合物样品13完全分解，关闭阀门Ⅱ4，在标准管2的下端放冷却装置12，将分解的气体收集在标准管2中；当压力不再变化时，气体全部收集在标准管2中，快速开闭阀门Ⅱ4两次(放出样品管1中的气体和防止将样品管1中的水吸入标准管2中)，此时压力应接近h₀；移走冷却装置12，等温度升至室温并保持一段时间，记录压力值h₂，则标准管2中气体的压力为：P₁＝h₀-h₂，则气体的体积V₁：

\frac{P_{1}}{P_{0}} = \frac{V_{1}}{V_{0}}

V_{1} = \frac{P_{1} \times V_{0}}{P_{0}}

(5)测量水量：

测量样品管1(样品管+分解后剩余的水)的重量为W₁；烘干样品管1，然后称重为W₂；水的重量为

将水的重量换算成当时温度下水的体积

则水合物样品的储气量S：

S = \frac{V_{1}}{V_{H_{2} O}}

Claims

1.一种天然气水合物储气量测定的实验装置，其特征在于，包括标准管、样品管，标准管、样品管分别通过真空变径接头与管道相连，真空变径接头与管道之间设有阀门；管道的一端连接压力传感器，另一端连接真空泵，真空泵与管道之间设置阀门。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物储气量测定的实验装置，其特征在于，实验装置还包括冷却装置，实验时冷却装置设置在标准管或样品管外侧。

3.根据权利要求1或2所述的天然气水合物储气量测定的实验装置，其特征在于，压力传感器的另一端连接数据采集单元。