專利名稱：一種海底天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及海底天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)室模擬技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種海底
天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)裝置，并且該設(shè)備可以在模擬海底以上兩種模式形成水合物樣本后進(jìn) 行天然氣水合物的分解相平衡條件測試。
背景技術(shù)：
天然氣水合物是甲烷CH4等天然氣體分子在一定壓力和溫度條件下，被吸入到籠
形水分子團(tuán)結(jié)構(gòu)的空隙中，從而形成一種固體狀物質(zhì)。作為一種戰(zhàn)略性替代能源，天然氣水
合物具有巨大的商業(yè)開發(fā)價(jià)值，預(yù)計(jì)在本世紀(jì)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中將占據(jù)主要地位。隨著石
油和天然氣資源的日益短缺，開發(fā)天然氣水合物這一新型替代能源就顯得尤為迫切。同時(shí)，
天然氣水合物不合理的開發(fā)會(huì)引起海底的地質(zhì)滑坡和甲烷氣體的大量釋放進(jìn)入大氣，這樣
會(huì)嚴(yán)重危險(xiǎn)海洋構(gòu)筑物的安全并且引起全球變暖。因此，針對海底天然氣水合物的研究是
未來大規(guī)模開發(fā)利用天然氣水合物的必然要求，其具有非常重要戰(zhàn)略意義。 海底天然氣水合物穩(wěn)定于高壓低溫條件下，在常溫常壓條件下會(huì)分解，很不穩(wěn)定，
所以從海底取樣用于實(shí)驗(yàn)室研究很不現(xiàn)實(shí)。所以實(shí)驗(yàn)室模擬海底天然氣水合物的形成制樣
是很關(guān)鍵的。海底水合物的形成可以分為本地非遷移氣體合成和異地氣體遷移合成，遷移
合成按遷移模式又分為氣體擴(kuò)散遷移和滲漏遷移兩種模式。 目前針對含天然氣水合物沉積物的相關(guān)研究尚處于起步與探索階段，目前已有的 測試與制樣方法都是主要集中于本地非遷移氣體合成水合物。主要有三種一是將預(yù)先制 得粉末狀固體水合物與土顆?；旌希缓蟀阎瞥傻幕旌衔锓湃氲蜏氐沫h(huán)境中以開展實(shí)驗(yàn)； 二是直接在土樣孔隙中生成天然氣水合物。首先將具有一定含水量或含冰量的土樣放入實(shí) 驗(yàn)裝置內(nèi)，利用真空泵抽真空后注入天然氣體并施加一定壓力，然后降低溫度形成含天然 氣水合物沉積物試樣。三是直接向低溫飽和土樣中施加高壓氣體在土孔隙中形成水合物。 以上所述第一種方法離自然原位水合物生成模式相差甚遠(yuǎn)；第二種方法是土樣內(nèi)部的氣體 在封閉環(huán)境中與水或冰結(jié)合生成水合物，這種方法生成的試樣孔隙中只含有水合物和游離 氣體，而通過氣體擴(kuò)散形成的水合物分布廣泛，分布區(qū)內(nèi)天然氣通量非常低，相應(yīng)的水合物 穩(wěn)定帶中沒有游離氣存在。第三種方法，由于在氣體在氣水界面生成的致密水合物層的擴(kuò) 散系數(shù)很低，將導(dǎo)致水合物生成時(shí)間相當(dāng)?shù)拈L，將使試樣孔隙中水合物分布不均勻。因此以 上現(xiàn)有的制備方法要么無法真實(shí)反映海底天然氣水合物形成的實(shí)際情況，要么反應(yīng)時(shí)間較 長，無法滿足試驗(yàn)的要求。針對于這一問題，本裝置主要解決了海底氣體擴(kuò)散遷移形成天然 氣水合物的制樣問題。 因此，目前還尚無一套成熟準(zhǔn)確模擬海底天然氣水合物形成過程的制備方法與裝 置被公開和使用。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是在于提供了一種海底天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置結(jié)構(gòu)水合物，保證了天然氣 水合物的形成只是在由于天然氣體在水中的擴(kuò)散形成水合物并進(jìn)行分解相平衡測試。另 外，本裝置還可以進(jìn)行海底天然氣本地非遷移形成天然氣水合物的制備與分解相平衡測 試。 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型其構(gòu)思是通過將溶有氣體的水在低溫土樣中進(jìn)行循環(huán)，使得在合適 的壓力與溫度條件下，溶于水中的氣體與水結(jié)合形成天然氣水合物填充于土樣孔隙中。在 溶氣水循環(huán)線路中，沒有游離氣存在，從而實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室中快速準(zhǔn)確地模擬海洋環(huán)境中 含天然氣擴(kuò)散遷移形成水合物沉積物的形成模式。最后可以加熱分解天然氣水合物試進(jìn)行 相平衡條件的測試，也可以儲(chǔ)存水合物以待后期實(shí)驗(yàn)研究。其原理符合現(xiàn)場原位模式、結(jié)構(gòu) 相對簡單，造價(jià)低廉，可以為大多數(shù)科研單位裝備。 —種能有效模擬海底天然氣水合物形成過程的制備方法(簡稱試驗(yàn)方法)，其步 驟如下 1)試樣的安裝將土樣按設(shè)定密度(模擬海底水合物穩(wěn)定層土壤密度1. 5g/cm3 2. 5g/cm3)、含水率(2% -40% )均勻裝入高壓反應(yīng)容器中，安裝密封好氣_水混和與分離 高壓容器。 2)檢查氣密性往系統(tǒng)中沖入氮?dú)庵?-8Mpa，若系統(tǒng)能維持壓力3_4小時(shí)不變，則 系統(tǒng)氣密性完好。 3)抽真空抽真空15min 30min，排出系統(tǒng)中的雜異氣。 4)注水飽和抽氣完成后，打開閥門利用供水箱對裝置進(jìn)行注水，使高壓反應(yīng)容 器內(nèi)土樣飽和，當(dāng)氣-水混和與分離容器內(nèi)注水至一半后關(guān)閉閥門； 5)施加氣體打開閥門，調(diào)節(jié)壓力閥將壓力調(diào)至設(shè)定壓力值(設(shè)定值必須保證、高 壓反應(yīng)容器A中形成水合物并且維持水合物的穩(wěn)定壓力，二氧化碳為2 4Mpa、甲烷為6 10Mpa)后關(guān)閉閥門，同時(shí)開啟磁力攪拌裝置，攪拌時(shí)間約25-32min。 6)循環(huán)制樣開啟高壓平流泵，使溶氣水在氣-水混和與分離容器與高壓反應(yīng) 容器中的土樣之間循環(huán)流動(dòng)，開啟恒溫裝置，將溫度降低至設(shè)定值(溫度值設(shè)定必須保證 在上面壓力的條件下系統(tǒng)溫壓條件在相平衡邊界以內(nèi)合成氣體水合物，一般設(shè)定為_2 4°C )，利用低溫冷液(利用酒精作為冷凍液，凝固點(diǎn)為_114°C )在高壓反應(yīng)容器的夾套中 循環(huán)降低土樣溫度至設(shè)定值并保持恒定； 7)判斷水合物合成完成如果氣-水混和與分離容器中的氣體壓力保持穩(wěn)定不變 時(shí)，則可判定在相應(yīng)的溫度壓力條件下(溫度即天然氣水合物的合成溫度，壓力即最后的 穩(wěn)定壓力，一般溫度為_2°C 4t:，壓力為0. 5Mpa 4Mpa)，高壓反應(yīng)容器中土樣中的水合 物合成完成。即樣本制備完成。 此樣本可以繼續(xù)實(shí)驗(yàn)通過加熱分解土樣中水合物的測得相平衡條件。也可以在在 低溫儲(chǔ)存進(jìn)行相關(guān)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)測試。 制備天然氣體擴(kuò)散遷移合成水合物后進(jìn)行分解相平衡測試步驟 1)水合物分解關(guān)閉閥門，提高恒溫裝置溫度值設(shè)定； 2)數(shù)據(jù)采集與處理利用進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸和記 錄，[0021] 3)相平衡測試可以得出土樣中水合物的相平衡條件，即溫度——壓力曲線?？梢?通過實(shí)驗(yàn)測得出不同物理特性的土樣對其中水合物相平衡條件的影響。 —種能有效模擬海底天然氣擴(kuò)散遷移形成水合物過程的制備方法的裝置(簡稱 試驗(yàn)裝置)，根據(jù)圖2可知，該裝置包括高壓反應(yīng)容器、氣_水混和與分離高壓容器、磁力 攪拌裝置、恒溫裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、第一高壓氣管連接氣源，其特征在于高壓反應(yīng)容器 與氣-水混和與分離高壓容器兩者底部通過平流泵、第六、第七閥門相連，高壓反應(yīng)容器、 氣-水混和與分離高壓容器上部通過第四、第五閥門相連，真空泵和供水箱分別通過第三 閥門和第二閥門經(jīng)過三通接口與氣_水混和與分離高壓容器相連，恒溫裝置內(nèi)恒溫浴槽 通過兩根軟管與高壓反應(yīng)容器的夾套相連，第一、第二溫度傳感器分別與高壓反應(yīng)容器和 氣_水混和與分離高壓容器相連。 該裝置的連接與位置關(guān)系是高壓反應(yīng)容器上部與氣_水混和與分離高壓容器上 部通過閥門連接，下部與氣_水混和與分離高壓容器底部通過高壓平流泵、閥門連接，高壓 平流泵一方面給水循環(huán)提供動(dòng)力，另一方面為高壓反應(yīng)容器中提供水壓。 供氣裝置與氣_水混和與分離高壓容器上部連接，為系統(tǒng)提供氣源，使氣體在 氣_水混和與分離高壓容器中混合。 真空泵和供水箱分別通過閥門與氣-水混和與分離高壓容器上端連接，真空泵用 來系統(tǒng)抽真空，排出系統(tǒng)中的雜氣，保證實(shí)驗(yàn)的精確度，供水箱為系統(tǒng)提供水源，所用水為 蒸餾除離子水。 恒溫裝置內(nèi)恒溫浴槽通過兩根軟管與高壓反應(yīng)容器的恒溫浴室相連，恒溫冷凍液 在兩者之間循環(huán)保證高壓反應(yīng)容器的溫度恒定。 磁力攪拌裝置位于氣_水混和與分離高壓容器下部，通過驅(qū)動(dòng)位于氣_水混和與 分離高壓容器內(nèi)的葉片旋轉(zhuǎn)攪拌其中的水，使得氣_水充分混合。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有數(shù)據(jù)線線與各個(gè)溫度和壓力傳感器相連，實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)的溫度壓 力動(dòng)態(tài)。
工作原理 利用溶有氣體的水在土樣中循環(huán)使得水合物在低溫條件下生成析出填充于土樣 中，形成孔隙中沒有游離態(tài)氣體的含氣體水合物沉積物，從而模擬了海洋環(huán)境下動(dòng)態(tài)擴(kuò)散 模式形成含天然氣水合物沉積物的過程；如果需要進(jìn)行相平衡條件的測試，可以升高土樣 溫度或降低氣體壓力時(shí)，土樣中水合物發(fā)生分解，在循環(huán)水的作用下，使得土樣中不含游離 態(tài)氣體。水合物反應(yīng)達(dá)到相平衡后，測試氣體與溫度值，即可得到水合物的相平衡條件。 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果 ①溶氣水在低溫土樣中形成水合物沉淀析出填充于土樣孔隙中，準(zhǔn)確地模擬了海 洋環(huán)境下天然氣動(dòng)態(tài)擴(kuò)散模式下含天然氣水合物沉積物的形成方式，填補(bǔ)了目前該項(xiàng)研究 中的空白； ②采用將溶氣水在土樣中循環(huán)模式，避免了若直接向封閉飽和土樣中施加一定壓 力氣體時(shí)，由于形成水合物填充孔隙后阻礙氣體擴(kuò)散而導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間過長或試驗(yàn)失敗的問 題，大量縮短試驗(yàn)時(shí)間，保證試驗(yàn)成功。例如，利用前一種方法制樣，制的比較松散沉積物的 水合物樣，樣完成一般需要3天左右的時(shí)間，而采用這種循環(huán)方式進(jìn)行制樣，只需要1天半 左右的時(shí)間，基本縮短時(shí)間50 % 。[0034]
圖1為一種海底天然氣水合物的制備方法及裝置的原理圖 圖2為一種海底天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖 其中 A-高壓反應(yīng)容器(?？苾x制作，HBS-A1) ;A_1_溫度傳感器(北京，Pt100/小3); B-氣-水混和與分離高壓容器(?？苾x制作，HBS-B1) ; ;B_1_溫度傳感器(北 京，Ptl00/>3)); C-磁力攪拌裝置(杭州，SM2120H/275) ;D_高壓平流泵(青島，PIC-10) ;E_真空 泵(江蘇，WLW-50A); F-供水水箱(?？苾x制作，SX-F1) ; ;G-l-儲(chǔ)氣瓶(普通)； G-2-壓力調(diào)節(jié)閥(上海，ZDLQ) ;G-3-氣體壓力顯示表(上海，2-5000) ;G-4-安全 閥(上海，A28H);G-5-氣體壓力傳感器(西安，ND-1) ;H-恒溫裝置(浙江寧波，THX2020) ;L數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)軟件(常州市易用科技有限公司，HBSPQ-2); V-l V-7-閥門(普通閥門) 備注高壓反應(yīng)容器(A)、氣-水混和與分離高壓容器(B)和供水水箱(F)由江蘇 省海安縣石油科研儀器有限公司按設(shè)計(jì)制作。高壓反應(yīng)容器(A)內(nèi)腔尺寸為小50X100mm， 最大工作壓力為40Mpa，外帶循環(huán)水套，頂部設(shè)置溫度傳感器探測孔；氣-水混和與分離高 壓容器(B)內(nèi)腔尺寸為cM00X200mm，最大工作壓力為40Mpa，頂部設(shè)置溫度傳感器探測 孔，底部預(yù)留有磁力攪拌裝置安裝孔以便安裝磁力攪拌裝置。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明 實(shí)施例1 : —種模擬海底天然氣擴(kuò)散遷移形成水合物的制備方法(簡稱試驗(yàn)方法)，其步驟 如下 1)試樣的安裝將土樣干燥，按一定量的土樣裝入高壓反應(yīng)容器A中。
2)檢查系統(tǒng)氣密性關(guān)閉第二、第三閥V-2、 V-3，打開其他所有閥門，通氮?dú)庵?6-8mpa，關(guān)閉第一閥V-l，待3_4小時(shí)后，若系統(tǒng)中氣體壓力保持不變，則系統(tǒng)氣密性完好。 3)抽真空關(guān)閉第一、第二閥V-1、 V-2，打開其他所有第一、第二、第三、第四、第 五、第六、第七閥門V-l、 V-2、 V-3、 V-4、 V-5、 V-6、 V_7，開啟真空泵E抽氣15min 30min。 關(guān)閉第三閥門V-3。 4)注水飽和打開第二閥門V-2利用供水箱F對裝置進(jìn)行注水，使、高壓反應(yīng)容器 A內(nèi)土樣飽和，氣-水混和與分離容器B內(nèi)注水至一半后關(guān)閉第四閥門V-4 ; 5)通入反應(yīng)氣體打開第一閥門V-1，調(diào)節(jié)壓力閥G-1將壓力調(diào)至設(shè)定壓力值(設(shè) 定值必須保證、高壓反應(yīng)容器A中形成水合物并且維持水合物的穩(wěn)定壓力，二氧化碳為2 4Mpa、甲烷為6 10Mpa)后關(guān)閉第一閥門V_l，同時(shí)開啟磁力攪拌裝置C開始攪拌。 6)循環(huán)制樣待攪拌開始后25min-32min后開啟高壓平流泵D，使溶氣水在氣-水 混和與分離容器B與高壓反應(yīng)容器A中的土樣之間循環(huán)流動(dòng)，開啟恒溫裝置H，將溫度降低 至設(shè)定值(一般為-2 4tO，利用低溫冷浴液(酒精，凝固點(diǎn)為-114tO在高壓反應(yīng)容器A的夾套中循環(huán)降低土樣溫度至設(shè)定值并保持恒定； 7)判斷、高壓反應(yīng)容器A中水合物合成完成隨著水合物合成反應(yīng)的進(jìn)行，氣_水 混和與分離高壓容器B中的壓力會(huì)持續(xù)下降，當(dāng)氣_水混和與分離高壓容器B的壓力不下 降保持恒定并且持續(xù)5 6小時(shí)，則可認(rèn)為水合物合成完成。即氣體擴(kuò)散遷移形成含水合 物沉積物樣完成。 制樣完成，如果需要進(jìn)行相平衡測試，可繼續(xù)進(jìn)行，若是制備樣本利用其他實(shí)驗(yàn)， 可以進(jìn)行低溫儲(chǔ)存。 相平衡條件測試步驟(接上) 8)水合物分解關(guān)閉第六、第七閥門V-6、閥門V-7，提高恒溫裝置溫度值設(shè)定，提 高溫度后，水合物會(huì)分解，大部分氣體會(huì)進(jìn)入氣_水混和與分離高壓容器B中，氣-水混和 與分離高壓容器B中的壓力會(huì)上升，最后會(huì)在設(shè)定的溫度下保持穩(wěn)定，此壓力溫度即為水 合物的相平衡條件。之后提高一個(gè)溫度差(此溫度差可根據(jù)試驗(yàn)精度自行控制，一般為 0. 5°C )，在得到下一個(gè)相平衡壓力，如此反復(fù)，直到壓力升到初始合成壓力為止。 9)判斷水合物分解完成隨著溫度的上升，高壓反應(yīng)容器A中水合物會(huì)分解完，當(dāng) 隨著溫度的上升，而氣_水混和與分離高壓容器B的壓力變化不明顯時(shí)，可以認(rèn)定高壓反應(yīng) 容器A中水合物分解完成。 10)數(shù)據(jù)采集與處理利用進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)L進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸和 記錄， 根據(jù)以上步驟，可以制的含天然氣水合物沉積物樣本，并且可以進(jìn)行不同沉積物 中水合物的相平衡條件的測試，得出不同物理性質(zhì)的土樣對其中水合物的相平衡條件的影 響。
實(shí)施例2 : —種能有效模擬海底天然氣擴(kuò)散遷移形成水合物過程的制備方法的裝置(簡稱 試驗(yàn)裝置)，根據(jù)圖2可知，該裝置包括高壓反應(yīng)容器A、氣_水混和與分離高壓容器B、磁 力攪拌裝置C、高壓平流泵D、真空泵E、供水水箱F、供氣裝置G、恒溫裝置H、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) L(包括各類傳感器，溫度傳感器2個(gè)和壓力傳感器1個(gè))、普通閥門V(V-l-V-7七個(gè)閥門組 成)、第一儲(chǔ)氣瓶G-l、高壓管線M組成。 試驗(yàn)裝置各部件的結(jié)構(gòu)和型號(hào)如下 1、高壓反應(yīng)容器A 內(nèi)裝試驗(yàn)土樣，采用特殊不銹鋼材料制成，上部利用0型密封圈封嚴(yán)和粗牙螺栓 緊扣密封，從而達(dá)到密封要求和方便安裝拆卸的目的。內(nèi)置第一溫度傳感器A-1為Pt100 型鉑金電阻，其端部伸入土樣中間，精度o. rc。 2、氣_水混和與分離高壓容器B 采用特殊不銹鋼材料制成，內(nèi)部裝氣體和水，。利用0型密封圈封嚴(yán)和粗牙螺栓緊 扣密封。內(nèi)置第二溫度傳感器B-l為PtlOO型鉑金電阻，其端部伸入水面以下，精度o. rc。 3、磁力攪拌裝置C 位于氣-水混和與分寓高壓容器B下方，攪拌葉片C-l位于內(nèi)部底面轉(zhuǎn)速范圍0
2000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速無級可調(diào)。 4、高壓平流泵D[0073] 工作壓力最高40Mpa，進(jìn)出口管徑①6mm，流量范圍0. 01-9. 99ml/min。 5、真空泵E 采用常規(guī)普通單級旋片式真空泵，極限真空度2 6X10—2Pa。 6、供水水箱F 采用有機(jī)玻璃制成，容積3L，懸掛于氣_水混和與分離高壓容器B上方，下部采用 軟管與第二閥門V-2連接。 7、供氣裝置G 由第一儲(chǔ)氣瓶G-l提供氣體，第二壓力調(diào)節(jié)閥G-2調(diào)節(jié)壓力；第三氣體壓力顯示 表G-3顯示氣體壓力值，精度0. 5% F S ;第四安全閥G-4超壓保護(hù)，第五氣體壓力傳感器 G-5，精度0. 1% F S。 8、恒溫裝置H 溫度范圍-20 2(TC，溫度控制精度±0. 2°C，內(nèi)置循環(huán)泵； 9、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)L 采用多功能數(shù)據(jù)采集板卡、PC計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸與記錄。 10、第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七閥門(Vl-V7)，兩端管徑①6mm，采用 不銹鋼制成，耐壓50MPa。 11、傳感器(溫度傳感器A-1、B-1 ;壓力傳感器G-5) 溫度傳感器(A-1、B-1):型號(hào):P薩/①3，精度:0. 1°C ; 壓力傳感器(G-5) :Senex生產(chǎn)，壓力范圍:0 極pa，精度:0. 1% F S。 12、高壓管線(M) 管徑①6mm，采用不銹鋼制成，耐壓50MPa。 各部件按下列方式連接并且實(shí)現(xiàn)所要求功能 本裝置的主要部件為高壓反應(yīng)容器A和氣-水混和與分離高壓容器B兩部件，高 壓反應(yīng)容器A提供水合物形成或是分解的場所，氣-水混和與分離高壓容器B為氣水提供 混合或是分離的場所。高壓反應(yīng)容器A與氣-水混和與分離高壓容器B兩者底部通過平流 泵D、第六、第七閥門V-6、 V-7相連，平流泵D為溶氣水從氣_水混和與分離高壓容器B底 部進(jìn)入高壓容器A底部提供動(dòng)力，第六、第七閥門V-6、V-7可以控制路徑通斷。高壓反應(yīng)容 器A、氣-水混和與分離高壓容器B上部通過第四、第五閥門V-4、 V-5相連，管路途中利用 三通接口連接供水箱和真空泵，當(dāng)?shù)诙?、第三閥門V-2、 V-3關(guān)閉第四、第五閥門V-4、 V-5打 開時(shí)，高壓反應(yīng)容器A中的水可以通過上部管路流入氣_水混和與分離高壓容器B中。真 空泵E和供水箱F分別通過第三閥V-3和第二閥門V-2經(jīng)過三通接口與氣_水混和與分離 高壓容器B相連，若是第二閥V-2打開，則可以向系統(tǒng)供水，若是第三閥門V-3打開，則可以 為系統(tǒng)抽真空。另外，在氣_水混和與分離高壓容器B底部有磁力攪拌裝置C，帶動(dòng)攪動(dòng)裝 置C-l為氣-水混和與分離高壓容器B中的氣水混合提供動(dòng)力。恒溫裝置H內(nèi)恒溫浴槽通 過兩根軟管與高壓反應(yīng)容器A的夾套相連，恒溫液冷凍液在兩者之間循環(huán)保證高壓反應(yīng)容 器A的溫度恒定，為反應(yīng)提供溫度支持。 所述的第一儲(chǔ)氣瓶G-1、第二壓力調(diào)節(jié)閥G-2、第一閥門V-l、第三氣體壓力顯示表 G-3、第四安全閥G-4、氣體壓力傳感器G-5依次與氣-水混和與分離高壓容器B連接。供氣 系統(tǒng)通過第一儲(chǔ)氣瓶G-l、第二壓力調(diào)節(jié)閥G-2、第閥門V-l、第三氣體壓力顯示表G-3、第四安全閥G-4、氣體力傳感器最后與氣-水混和與分離高壓容器B上部連接。壓力調(diào)節(jié)閥能保 證進(jìn)入系統(tǒng)中氣體壓力的大小，第一閥門V-l通過開關(guān)控制與氣源的通斷。第三氣壓顯示 表G-3顯示進(jìn)氣壓力。第四安全閥G-4提供超壓保護(hù)。第五氣體壓力傳感器G-5測試系統(tǒng) 的氣體壓力。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)L由數(shù)據(jù)線與第一溫度傳感器A-1、第二溫度傳感器B-1和第五壓力 傳感器G-5相連，第一溫度傳感器A-l置于高壓反應(yīng)容器A中，探測高壓反應(yīng)容器A中的溫 度，第二溫度傳感器B-l置于氣-水混和與分離高壓容器B，探測氣-水混和與分離高壓容 器B中的溫度，壓力傳感器G-5與氣-水混和與分離高壓容器B相連，探測整個(gè)系統(tǒng)的壓力 值，這樣便實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的溫度壓力的采集工作。
權(quán)利要求一種海底天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)裝置，包括高壓反應(yīng)容器(A)、氣-水混和與分離高壓容器(B)、磁力攪拌裝置(C)、恒溫裝置(H)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(L)、第一高壓氣管連接氣源(G-1)，其特征在于高壓反應(yīng)容器(A)與氣-水混和與分離高壓容器(B)兩者底部通過平流泵(D)、第六、第七閥門(V-6、V-7)相連，高壓反應(yīng)容器(A)、氣-水混和與分離高壓容器(B)上部通過第四、第五閥門(V-4、V-5)相連，真空泵(E)和供水箱(F)分別通過第三閥門(V-3)和第二閥門(V-2)經(jīng)過三通接口與氣-水混和與分離高壓容器(B)相連，恒溫裝置(H)內(nèi)恒溫浴槽通過兩根軟管與高壓反應(yīng)容器(A)的夾套相連，第一、第二溫度傳感器(A-1)、(B-1)分別與高壓反應(yīng)容器(A)和氣-水混和與分離高壓容器(B)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海底天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的第 一儲(chǔ)氣瓶(G-l)、第二壓力調(diào)節(jié)閥(G-2)、第一閥門(V-l)、第三氣體壓力顯示表(G-3)、第四 安全閥(G-4)、氣體壓力傳感器(G-5)依次與氣-水混和與分離高壓容器(B)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海底天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)(L)由數(shù)據(jù)線與第一溫度傳感器(A-l)、第二溫度傳感器(B-l)和第五壓力傳 感器(G-5)相連，第一溫度傳感器(A-l)置于高壓反應(yīng)容器(A)中，壓力傳感器(G-5)與 氣-水混和與分離高壓容器(B)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種海底天然氣水合物的實(shí)驗(yàn)裝置，包括高壓反應(yīng)容器、氣-水混和與分離高壓容器、磁力攪拌裝置、恒溫裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、第一高壓氣管連接氣源(G-1)，高壓反應(yīng)容器與氣-水混和與分離高壓容器兩者底部通過平流泵、閥門相連，高壓反應(yīng)容器、氣-水混和與分離高壓容器上部通過閥門相連，真空泵和供水箱分別通過閥門經(jīng)過三通接口與氣-水混和與分離高壓容器相連，恒溫裝置內(nèi)恒溫浴槽通過兩根軟管與高壓反應(yīng)容器的夾套相連。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、精度高、穩(wěn)定性好、操作簡便。
文檔編號(hào)G01N1/28GK201532329SQ200920087520
公開日2010年7月21日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者吳二林, 陳輝, 韋昌富, 顏榮濤, 魏厚振 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所