專利名稱：多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種試驗裝置，尤其涉及一種多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置。
背景技術：
海洋氣體水合物的主要成分為甲烷，是海底沉積物中甲烷與水分子在低溫高壓環(huán)境下結合形成的一種能源礦產，具有能量密度高、資源量巨大、清潔干凈的特點，是公認的一種二十一世紀新型能源，在資源開發(fā)、環(huán)境保護和全球氣候變化等方面具有重要的意義。 由于受海洋氣體水合物賦存方式和開采技術水平的限制，當前海洋氣體水合物開發(fā)通用的幾種方法，如降壓法、熱力法、化學試劑注入法、CO2置換法、氟氣+微波法等主要技術，但目前均停留在試驗階段?，F(xiàn)有試驗裝置往往只注重海洋氣體水合物生成過程而設計，而相關某一種開采技術所涉及的氣體水合物分解過程的模擬裝置較為缺乏，集成生成一分解過程的試驗裝置幾近空白。海洋氣體水合物的生成與分解是一個復雜的動態(tài)過程，其制約因素為溫度、壓力條件的變化，即低溫、高壓的有機結合，而且各自缺乏明顯的特定邊界條件。現(xiàn)有實驗裝置一般基于探討海洋氣體水合物生成過程及其控制因素，集成分解過程及影響因素的裝置尚未面世。同時，由于海洋氣體水合物賦存需要高壓環(huán)境，因此，現(xiàn)有試驗裝置的可視化程度較差，水合物生成過程的實時觀測有待優(yōu)化和提高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置，以克服現(xiàn)有技術存在的上述不足。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)
一種多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置，集海洋氣體水合物生成與分解過程于同一高壓容器中，包括反應容器、海水箱、甲烷氣體瓶、空壓機和海洋氣體水合物分解裝置，所述反應容器的外殼上設有若干觀察窗，海洋氣體水合物分解裝置的下部設置在反應容器內，海洋氣體水合物分解裝置的上部從反應容器頂部穿出暴露在反應容器之外，為可更換組件單元，根據實驗要求的不同，可在本接口更換分解裝置；反應容器的底部通過管路分別與甲烷氣體瓶和海水箱連接，反應容器與海水箱的連接管路上設有水泵，反應容器的底部還通過管路和第一球閥與外部空氣連通，用于放液，所述反應容器的側壁上靠近頂端和底端處分別設有液氮出口和液氮進口，其中液氮進口的下方設有溫度控制器， 用以調節(jié)液氮對反應容器內部海水的溫度冷卻速度；所述反應容器的頂部分別通過管路連接空壓機和第二球閥，第二球閥通過管路與外部空氣連通，空壓機與反應容器的連接管路上設有增壓泵，反應容器的頂部還分別通過線路連接溫度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器和壓力傳感器的探頭分別設置在所述反應容器的內部。所述反應容器與甲烷氣體瓶的連接管路上設有第一調壓閥，反應容器與增壓泵的連接管路上設有第二調壓閥。本發(fā)明的有益效果為本裝置結構簡單、緊湊，可以根據不同的實驗需求調整壓力容器內不同大小的溫度一壓力組合條件；集成度、自動化程度高；操作方便；可真實模擬氣體水合物生成所需的水深600nT2000m的壓力環(huán)境和 5°C以下的海底溫度環(huán)境，同時可以調節(jié)氣體水合物生成、分解所需的溫度一壓力平衡條件；設備預留觀測窗口，可視化程度高；同時預留分解裝置更換接口，可以進行不同水合物分解方法的實驗；一方面有助于石油、海洋等相關領域的大學生、研究人員了解海洋氣體水合物的生成過程；另一方面，今后海洋氣體水合物的開采利用，無論采用降壓法、熱力法、化學試劑注入法、CO2置換法，還是氟氣+微波法，無一例外都直接與水合物的分解過程相關聯(lián)。因此，本發(fā)明在注重氣體水合物生成過程的同時，集成致水合物分解的方法、過程及環(huán)境參數(shù)設定，為今后實際的生產實踐提供技術支持。


下面根據附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是本發(fā)明實施例所述的多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置的結構示意圖。圖中
1、反應容器；2、海水箱；3、甲烷氣體瓶；4、空壓機；5、觀察窗；6、海洋氣體水合物分解裝置；7、水泵；8、第一球閥；9、液氮出口 ；10、液氮進口 ；11、溫度控制器；12、第二球閥；13、 增壓泵；14、溫度傳感器；15、壓力傳感器；16、第一調壓閥；17、第二調壓閥。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明實施例所述的一種多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置，包括反應容器1、海水箱2、甲烷氣體瓶3、空壓機4和海洋氣體水合物分解裝置 6，所述反應容器1的外殼上設有若干觀察窗5，海洋氣體水合物分解裝置6的下部設置在反應容器1內，海洋氣體水合物分解裝置6的上部從反應容器1頂部穿出暴露在反應容器 1之外，反應容器1的底部通過管路分別與甲烷氣體瓶3和海水箱2連接，反應容器1與海水箱2的連接管路上設有水泵7，反應容器1的底部還通過管路和第一球閥8與外部空氣連通，所述反應容器1的側壁上靠近頂端和底端處分別設有液氮出口 9和液氮進口 10，其中液氮進口 10的下方設有溫度控制器11，用以控制壓力容器內液體冷卻速度；所述反應容器1 的頂部分別通過管路連接空壓機4和第二球閥12，第二球閥12通過管路與外部空氣連通， 空壓機4與反應容器1的連接管路上設有增壓泵13，反應容器1的頂部還分別通過線路連接溫度傳感器14和壓力傳感器15，溫度傳感器14和壓力傳感器15的探頭分別設置在所述反應容器1的內部。所述反應容器1與甲烷氣體瓶3的連接管路上設有第一調壓閥16，反應容器1與增壓泵13的連接管路上設有第二調壓閥17。本發(fā)明實施例所述的多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成分解試驗裝置具體工作時，甲烷氣體瓶3中的甲烷氣體注入具備觀察窗5的反應容器1中，可以通過調節(jié)空壓機 4的進氣量以及致冷裝置來模擬2000m深度海底自然條件的壓力和溫度環(huán)境，設定生成參數(shù)，通過觀察窗5觀察氣體水合物生成過程；如設定溫度;TC、8Mp，設定時間48小時，給定流量適當?shù)募淄闅怏w，氣體水合物在反應容器1中的海洋沉積物中生成。依據實驗需求，通過預置接口，將海洋氣體水合物分解裝置6置入反應容器1內的海洋沉積物中，設定分解參數(shù)，觀察氣體水合物分解過程。同時利用加熱裝置升溫，觀察水合物由固態(tài)向氣態(tài)的轉化分解過程。本裝置結構簡單、緊湊，可以根據不同的實驗需求裝配不同大小的壓力容器；集成度、自動化程度高；操作方便；可真實模擬氣體水合物生成所需的水深600nT2000m的壓力環(huán)境和5°C以下的海底溫度環(huán)境，同時可以調節(jié)氣體水合物生成、分解所需的溫度一壓力平衡條件；設備預留觀測窗口，可視化程度高；同時預留分解裝置更換接口，可以進行不同水合物分解方法的實驗；一方面有助于石油、海洋等相關領域的大學生、研究人員了解海洋氣體水合物的生成過程；另一方面，今后海洋氣體水合物的開采利用，無論采用降壓法、熱力法、化學試劑注入法、CO2置換法，還是氟氣+微波法，無一例外都直接與水合物的分解過程相關聯(lián)。因此，本發(fā)明在注重氣體水合物生成過程的同時，集成致水合物分解的方法、過程及環(huán)境參數(shù)設定，為今后實際的生產實踐提供技術支持。 本發(fā)明通過上面的實例進行舉例說明，但是，本發(fā)明并不限于這里所描述的特殊實例和實施方案。任何本領域中的技術人員很容易在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下進行進一步的改進和完善，因此本發(fā)明只受到本發(fā)明權利要求的內容和范圍的限制，其意圖涵蓋所有包括在由附錄權利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍內的備選方案和等同方案。
權利要求
1.一種多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置，包括反應容器(1)、海水箱(2)、甲烷氣體瓶(3)、空壓機(4)和海洋氣體水合物分解裝置(6)，其特征在于所述反應容器(1)的外殼上設有若干觀察窗(5)，海洋氣體水合物分解裝置(6)的下部設置在反應容器(1)內，海洋氣體水合物分解裝置(6)的上部從反應容器(1)頂部穿出暴露在反應容器 (1)之外，反應容器(1)的底部通過管路分別與甲烷氣體瓶(3 )和海水箱(2 )連接，反應容器 (1)與海水箱(2)的連接管路上設有水泵(7)，反應容器(1)的底部還通過管路和第一球閥 (8)與外部空氣連通，所述反應容器(1)的側壁上靠近頂端和底端處分別設有液氮出口(9) 和液氮進口(10)，其中液氮進口(10)的下方設有溫度控制器(11)，溫度控制器(11)通過線路連接設置在反應容器(1)內部的加熱裝置；所述反應容器(1)的頂部分別通過管路連接空壓機(4)和第二球閥(12)，第二球閥(12)通過管路與外部空氣連通，空壓機(4)與反應容器(1)的連接管路上設有增壓泵(13)，反應容器(1)的頂部還分別通過線路連接溫度傳感器(14)和壓力傳感器(15)，溫度傳感器(14)和壓力傳感器(15)的探頭設置在所述反應容器(1)的內部。
2.根據權利要求1所述的多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置，其特征在于所述反應容器(1)與甲烷氣體瓶(3)的連接管路上設有第一調壓閥(16)。
3.根據權利要求1或2所述的多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置，其特征在于反應容器(1)與增壓泵(13)的連接管路上設有第二調壓閥(17)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多參數(shù)可視化海洋氣體水合物生成及分解試驗裝置，包括反應容器、海水箱、甲烷氣體瓶、空壓機和海洋氣體水合物生成及分解裝置，反應容器外殼上設有若干觀察窗，海洋氣體水合物分解裝置下部設置在反應容器內，上部從反應容器頂部穿出暴露在反應容器之外，反應容器側壁上靠近頂端和底端處分別設有液氮出口和液氮進口，反應容器頂部還分別通過線路連接溫度傳感器和壓力傳感器。本發(fā)明的有益效果結構簡單、緊湊，集成度、自動化程度高；操作方便；可真實模擬氣體水合物生成所需的水深600m~2000m的壓力環(huán)境和5℃以下的海底溫度環(huán)境，同時可以調節(jié)氣體水合物生成、分解所需的溫度－壓力平衡條件；設備預留觀測窗口，可視化程度高。
文檔編號B01J3/00GK102423662SQ20111032256
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權日2011年10月21日
發(fā)明者張振國, 王彥鳳, 邱常明, 高蓮鳳 申請人:張振國