專利名稱：可快速拆卸取樣的天然氣水合物生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天然氣水合物生成裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是可快速拆卸取樣的天然氣水合物生成裝置。
背景技術(shù)：
天然氣水合物俗稱“可燃冰”，是天然氣在一定的溫度、壓力條件下與水作用生成的一類籠形結(jié)構(gòu)的冰狀晶體，為非化學(xué)計(jì)量型固態(tài)化合物。當(dāng)前，嚴(yán)重的能源短缺，已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，特別是油氣資源的匱乏更是不可回避的事實(shí)。據(jù)估計(jì)，全球天然氣水合物中的甲烷碳含量高達(dá)10 X 1015m3的甲烷氣，相當(dāng)于全世界已知煤炭、石油和天然氣等常規(guī)化石燃料總碳量的兩倍，且天然氣燃燒幾乎不會(huì)產(chǎn)生有害的污染物質(zhì)，尤其是生成的致癌物質(zhì)SO2要比燃燒原油或煤低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。天然氣水合物可能成為21世紀(jì)繼常規(guī)的石油和天然氣能源之后最有希望的首選清潔能源。天然氣水合物具有能量密度高、分布廣、規(guī)模大、埋藏淺、成藏物化條件優(yōu)越等特點(diǎn)，是21世紀(jì)最具開發(fā)前景的替代能源，在未來能源結(jié)構(gòu)中具有重要的戰(zhàn)略地位。因此，天然氣水合物相平衡研究和微觀結(jié)構(gòu)研究是天然氣水合物勘探、開發(fā)和海洋環(huán)境保護(hù)研究中最基礎(chǔ)和最重要的前沿問題。關(guān)于天然氣水合物穩(wěn)定性的研究表明，天然氣水合物處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，壓力驟然降低或溫度驟然升高都會(huì)導(dǎo)致天然氣水合物的迅速分解。實(shí)驗(yàn)研究表明，天然氣水合物壓力降低一半時(shí)，其天然氣水合物數(shù)量將減少85%以上。因此，天然氣水合物取樣工作最重要的因素就是快速拆卸，同時(shí)保持天然氣水合物樣品低溫。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外生成天然氣水合物的儀器主要有PVT儀器和DBR水合物儀。但PVT儀器和DBR水合物儀都必須將溫度降至室溫， 壓力降為Iatm之后才能拆卸。同時(shí)，這個(gè)降壓過程和降溫過程必須緩慢，不能驟然下降，否則會(huì)導(dǎo)致儀器的損失，甚至導(dǎo)致PVT筒和藍(lán)寶石筒的破裂和報(bào)廢。其中，PVT筒價(jià)值2萬余元，DBR中的藍(lán)寶石筒價(jià)值18萬元。因此，拆卸PVT儀器和DBR水合物儀的最快時(shí)間大約為20 30分鐘。在這個(gè)過程中，PVT筒或藍(lán)寶石筒中生成的天然氣水合物隨著溫度的上升、壓力的驟降而迅速分解，拆卸完畢時(shí)，天然氣水合物早已分解完了。所以，現(xiàn)有儀器不能夠?qū)崿F(xiàn)把生成的天然氣水合物從實(shí)驗(yàn)儀器中取出來進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種能夠快速拆卸，可取出生成的天然氣水合物樣品的天然氣水合物生成裝置。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
可快速拆卸取樣的天然氣水合物生成裝置，它包括反應(yīng)釜、攪拌裝置和DBR風(fēng)箱，所述的攪拌裝置包括可逆電機(jī)和固定座，固定座安裝于可逆電機(jī)的電機(jī)軸上，可逆電機(jī)上還設(shè)有兩個(gè)限位開關(guān)；反應(yīng)釜安裝于固定座上，安裝有反應(yīng)釜的攪拌裝置設(shè)置于DBR風(fēng)箱內(nèi)；所述的反應(yīng)釜包括上端蓋、下端蓋、固定裝組和有機(jī)玻璃筒，上端蓋安裝于有機(jī)玻璃筒上端部，且上端蓋與有機(jī)玻璃筒之間設(shè)有0型密封圈A，下端蓋安裝于有機(jī)玻璃筒的下端部，且下端蓋與有機(jī)玻璃筒之間設(shè)有0型密封圈B，上端蓋和下端蓋通過四根固定裝組連接固定，所述的固定裝組由上連桿和下連桿構(gòu)成，上連桿和下連桿通過鉸鏈連接，上連桿的端部固定于上端蓋上，下端蓋設(shè)有與固定裝組的下連桿配合的U形通槽，下連桿穿過下端蓋的U形通槽并由安裝在下連桿端部的緊固蝶母固定；所述的上端蓋和下端蓋上分別設(shè)有上端蓋管件安裝孔和下端蓋管件安裝孔；
反應(yīng)釜通過安裝于上端蓋管件安裝孔內(nèi)的管件與樣品筒連接，樣品筒還與驅(qū)替泵相連接。所述的上端蓋設(shè)有兩個(gè)傳感器插入孔，兩個(gè)傳感器插入孔內(nèi)分別設(shè)置有壓力傳感器和溫度傳感器。所述的上端蓋的下部設(shè)有外螺紋，有機(jī)玻璃筒的上端部設(shè)有內(nèi)螺紋，上端蓋與有機(jī)玻璃筒通過螺紋相連接。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明的反應(yīng)釜能承受的壓力，且采用有機(jī)玻璃筒作為實(shí)驗(yàn)釜可以直接觀測(cè)天然氣水合物的生成過程。2、本發(fā)明的固定裝組為通過鉸鏈連接的上連桿和下連桿，拆卸簡(jiǎn)單、快速，能夠在生成天然氣水合物后快速取出、得到天然氣水合物樣品，以便對(duì)天然氣水合物進(jìn)行相關(guān)測(cè)試及實(shí)驗(yàn)。3、本發(fā)明的壓力一般低于4MPa，生成天然氣水合物后，拆卸前也必須瀉壓，但可以不在常溫條件下進(jìn)行，因此，天然氣水合物儀器拆卸時(shí)間大約是1 2分鐘，同時(shí)，采取液氮和冰塊冷卻的方法讓取出的天然氣水合物樣品保持低溫，以延緩水合物的分解，使得對(duì)天然氣水合物樣品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的觀測(cè)成為可能。4、本發(fā)明能模擬天然氣水合物的生成和分解條件，可以與其它大型精密儀器有很好的耦合作用，對(duì)整合高校氣藏實(shí)驗(yàn)資源，進(jìn)行探索性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)具有重要的推動(dòng)和促進(jìn)作用。5、本發(fā)明設(shè)有溫度傳感器和壓力傳感器，便于準(zhǔn)確計(jì)量天然氣水合物體系的溫度和壓力參數(shù)。6、本發(fā)明與同類產(chǎn)品比較成本較低，進(jìn)口產(chǎn)品都是16(Γ200萬元，其核心部件PVT 筒就價(jià)值2萬余元，DBR中的藍(lán)寶石筒價(jià)值更是高達(dá)18萬元，因此，本裝置性價(jià)比非常高。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明攪拌裝置的結(jié)構(gòu)示意3為圖2沿A-A截面的剖視4為本發(fā)明反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)示意5為圖4沿B-B截面的剖視6為圖4沿C-C截面的剖視圖
圖中，1-反應(yīng)釜，2-攪拌裝置，3- DBR風(fēng)箱，4-可逆電機(jī)，5-固定座，6-限位開關(guān)Α，7-限位開關(guān)B，8-電機(jī)軸，9-上端蓋，10-下端蓋，11-固定裝組，12-有機(jī)玻璃筒，13-0型密封圈A，14-0型密封圈B，15-上連桿，16-下連桿，17-鉸鏈，18- U形通槽，19-上端蓋管件安裝孔，20-下端蓋管件安裝孔，21-樣品筒，22-驅(qū)替泵，23-傳感器插入孔，24-壓力傳感器，25-溫度傳感器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述
如圖1所示，可快速拆卸取樣的天然氣水合物生成裝置，它包括反應(yīng)釜1、攪拌裝置2和 DBR風(fēng)箱3，如圖2、圖3所示，所述的攪拌裝置2包括可逆電機(jī)4和固定座5，固定座5安裝于可逆電機(jī)4的電機(jī)軸8上，可逆電機(jī)4上還設(shè)有兩個(gè)限位開關(guān)，即限位開關(guān)A6和限位開關(guān)B7 ；反應(yīng)釜1安裝于固定座5上，安裝有反應(yīng)釜1的攪拌裝置2設(shè)置于DBR風(fēng)箱3內(nèi)。如圖4所示，所述的反應(yīng)釜1包括上端蓋9、下端蓋10、固定裝組11和有機(jī)玻璃筒 12，上端蓋9安裝于有機(jī)玻璃筒12上端部，且上端蓋9與有機(jī)玻璃筒12之間設(shè)有0型密封圈A13，下端蓋10安裝于有機(jī)玻璃筒12的下端部，且下端蓋10與有機(jī)玻璃筒12之間設(shè)有 0型密封圈B14，上端蓋9和下端蓋10通過四根固定裝組11連接固定，所述的固定裝組11 由上連桿15和下連桿16構(gòu)成，上連桿15和下連桿16通過鉸鏈17連接，上連桿15的端部固定于上端蓋9上，如圖6所示，下端蓋10設(shè)有與固定裝組11的下連桿16配合的U形通槽18，下連桿16穿過下端蓋10的U形通槽18并由安裝在下連桿16端部的緊固蝶母固定； 如圖5、圖6所示，所述的上端蓋9和下端蓋10上分別設(shè)有上端蓋管件安裝孔19和下端蓋管件安裝孔20 ；如圖1所示，反應(yīng)釜1通過安裝于上端蓋管件安裝孔19內(nèi)的管件與樣品筒 21連接，樣品筒21還與驅(qū)替泵22相連接，反應(yīng)釜1的下端蓋10的管件安裝孔密封。如圖5所示，所述的上端蓋9上設(shè)有兩個(gè)傳感器插入孔23，兩個(gè)傳感器插入孔23 內(nèi)分別設(shè)置有壓力傳感器M和溫度傳感器25。如圖4所示，所述的上端蓋9的下部設(shè)有外螺紋，有機(jī)玻璃筒12的上端部設(shè)有內(nèi)螺紋，上端蓋9與有機(jī)玻璃筒12通過螺紋相連接。目前，國(guó)內(nèi)外生成天然氣水合物的儀器主要有PVT儀器、DBR水合物儀，其主要參數(shù)如下
PVT儀器
溫度-30°C 180°C 壓力0 7OMpa DBR水合物儀溫度-30°C 180°C 壓力0 2 IMPa
內(nèi)徑為2. 535cm，外徑為3. 81cm，有效體積75ml 本發(fā)明的天然氣水合物生成裝置的主要技術(shù)指標(biāo)如下 承受壓力0 4MPa 電源220V交變電源
有機(jī)玻璃筒外徑5. Ocm,內(nèi)徑1. 9cm，有效體積15ml PtlOO溫度傳感器，精度士0. rc壓力傳感器，量程0 lOMPa，精度士0. 5%。本發(fā)明的天然氣水合物生成裝置的降溫是在PVT儀的DBR風(fēng)箱3中完成，其測(cè)量溫度的范圍為-30°C 180°C，精度為士0. 1°C。儀器所需承受溫度為-30°C 100°C
關(guān)于天然氣水合物穩(wěn)定性的研究表明，天然氣水合物處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，壓力驟然降低或溫度驟然升高都會(huì)導(dǎo)致天然氣水合物的迅速分解。實(shí)驗(yàn)研究表明，水合物壓力降低一半時(shí)，其水合物數(shù)量將減少85%以上。因此，天然氣水合物取樣工作最重要的因素就是快速拆卸，同時(shí)保持天然氣水合物樣品低溫。表1天然氣水合物生成溫度由DBR水合物儀測(cè)定的數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.可快速拆卸取樣的天然氣水合物生成裝置，其特征在于它包括反應(yīng)釜(1)、攪拌裝置(2)和DBR風(fēng)箱(3)，所述的攪拌裝置(2)包括可逆電機(jī)(4)和固定座(5)，固定座(5)安裝于可逆電機(jī)(4)的電機(jī)軸(8)上，可逆電機(jī)(4)上還設(shè)有兩個(gè)限位開關(guān)；反應(yīng)釜(1)安裝于固定座(5 )上，安裝有反應(yīng)釜(1)的攪拌裝置(2 )設(shè)置于DBR風(fēng)箱(3 )內(nèi)；所述的反應(yīng)釜(1)包括上端蓋(9)、下端蓋(10)、固定裝組(11)和有機(jī)玻璃筒(12)，上端蓋(9)安裝于有機(jī)玻璃筒(12)上端部，且上端蓋(9)與有機(jī)玻璃筒(12)之間設(shè)有0型密封圈A (13)，下端蓋(10)安裝于有機(jī)玻璃筒(12)的下端部，且下端蓋(10)與有機(jī)玻璃筒 (12 )之間設(shè)有0型密封圈B (14)，上端蓋(9 )和下端蓋(10 )通過四根固定裝組(11)連接固定，所述的固定裝組(11)由上連桿(15)和下連桿(16)構(gòu)成，上連桿(15)和下連桿(16) 通過鉸鏈(17)連接，上連桿(15)的端部固定于上端蓋(9)上，下端蓋(10)設(shè)有與固定裝組 (11)的下連桿(16)配合的U形通槽(18)，下連桿(16)穿過下端蓋(10)的U形通槽(18)并由安裝在下連桿(16)端部的緊固蝶母固定；所述的上端蓋(9)和下端蓋(10)上分別設(shè)有上端蓋管件安裝孔(19)和下端蓋管件安裝孔(20)；反應(yīng)釜(1)通過安裝于上端蓋管件安裝孔(19)內(nèi)的管件與樣品筒(21)連接，樣品筒 (21)還與驅(qū)替泵(22)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可快速拆卸取樣的天然氣水合物生成裝置，其特征在于所述的上端蓋(9)設(shè)有兩個(gè)傳感器插入孔(23)，兩個(gè)傳感器插入孔(23)內(nèi)分別設(shè)置有壓力傳感器(24)和溫度傳感器(25)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可快速拆卸取樣的天然氣水合物生成裝置，其特征在于所述的上端蓋(9)的下部設(shè)有外螺紋，有機(jī)玻璃筒(12)的上端部設(shè)有內(nèi)螺紋，上端蓋(9)與有機(jī)玻璃筒(12)通過螺紋相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了可快速拆卸取樣的天然氣水合物生成裝置，它包括反應(yīng)釜(1)、攪拌裝置(2)和DBR風(fēng)箱(3)，攪拌裝置(2)包括可逆電機(jī)(4)和固定座(5)，固定座(5)安裝于可逆電機(jī)(4)的電機(jī)軸(8)上；反應(yīng)釜(1)安裝于固定座(5)上，攪拌裝置(2)設(shè)置于DBR風(fēng)箱(3)內(nèi)，反應(yīng)釜(1)包括上端蓋(9)、下端蓋(10)、固定裝組(11)和有機(jī)玻璃筒(12)，固定裝組(11)上連桿(15)和下連桿(16)通過鉸鏈(17)連接。本發(fā)明的有益效果是能模擬天然氣水合物的生成和分解條件，且拆卸簡(jiǎn)單、快速，能夠在生成天然氣水合物后快速取出天然氣水合物樣品，以便對(duì)其進(jìn)行相關(guān)測(cè)試及實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)B01J19/18GK102513052SQ20111044446
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者張烈輝, 李登偉, 郭晶晶 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)