多功能天然氣水合物合成反應(yīng)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣，涉及多功能天然氣水合物合成反應(yīng)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物是在低溫、高壓條件下由天然氣與水相互作用形成的類冰狀可燃固態(tài)物質(zhì)，又稱可燃冰，其廣泛分布于世界海底大陸邊緣和永久凍土區(qū)，其天然氣主要成分是甲烷(CH4>90% )，又稱甲烷水合物。目前各國科學(xué)家較為一致的評(píng)價(jià)世界范圍天然氣水合物蘊(yùn)藏總碳量為現(xiàn)有化石燃料的2倍。天然氣水合物作為能源資源，有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間，因此各國科學(xué)家紛紛開展水合物相關(guān)研宄。
[0003]目前對(duì)天然氣水合物研宄主要集中以下幾個(gè)方面，形成機(jī)制、分布特征、產(chǎn)出條件、勘探方法、開采方法以及環(huán)境效應(yīng)等，研宄手段也不斷創(chuàng)新，聲、光、電、力學(xué)等先進(jìn)技術(shù)，但是隨著研宄的深入，研宄者在了解一些基本規(guī)律后便趨向于向更深、更細(xì)的本質(zhì)方面發(fā)展，意識(shí)到實(shí)驗(yàn)條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重要決定作用，因此科學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)條件和細(xì)節(jié)的要求更加嚴(yán)謹(jǐn)，尤其對(duì)水合物樣品的要求，力求更加接近實(shí)際真實(shí)情況，所以水合物的合成成為得到可信成果的重要因素。
[0004]目前實(shí)驗(yàn)用水合物樣品主要是純水合物和沉積物(主要是石英砂)中水合物，自然界中水合物多數(shù)賦存于沉積物中，但是沉積物的種類、水合物分布狀態(tài)各異，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件下合成的水合物均與實(shí)際狀況有一定差別，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指導(dǎo)性；一些沉積體系中水合物樣品合成周期較長，這也是制約水合物相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指導(dǎo)性和普遍性的重要因素；另外實(shí)現(xiàn)了相同外界條件下，不同沉積體系水合物性質(zhì)的對(duì)比研宄。
[0005]目前還沒有一套專用于合成不同條件、不同類型水合物的實(shí)驗(yàn)裝置和方法。因此建立一套多功能天然氣水合物合成裝置，本裝置可實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)(取決于水合物樣品尺寸要求)不同沉積物體系(依據(jù)實(shí)際地層沉積層性質(zhì))的水合物合成，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加接近實(shí)際；縮短了水合物樣品的制樣周期，提高效率，增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度，對(duì)水合物基本性質(zhì)、開采利用及環(huán)境效應(yīng)研宄具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供多功能天然氣水合物合成反應(yīng)方法及裝置，解決了目前還沒有一套專用于合成不同條件、不同類型水合物的實(shí)驗(yàn)裝置、水合物樣品的制樣效率低，樣品不準(zhǔn)確的問題。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0008](I)反應(yīng)釜清理:采用去離子水清洗反應(yīng)釜內(nèi)壁、反應(yīng)釜頂蓋、反應(yīng)釜底；
[0009](2)沉積物制備:根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需水合物樣品要求，準(zhǔn)備適合尺寸、材料的小反應(yīng)罐，裝入實(shí)驗(yàn)所需不同種類及含水量的沉積物樣品，準(zhǔn)備好后置于反應(yīng)釜中；
[0010](3)管路連接與檢漏:連接實(shí)驗(yàn)裝置管路，注入一定壓力的CH4并靜置，確保實(shí)驗(yàn)裝置無泄漏；
[0011](4)抽真空:確保實(shí)驗(yàn)裝置無泄漏之后排出CH4氣體，抽真空，排除空氣等對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾；
[0012](5)合成甲烷水合物:調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)溫度，注入一定體積014氣體至設(shè)定壓力，進(jìn)行水合物合成，根據(jù)壓力參數(shù)變化判斷水合物是否合成；
[0013](6)取樣:水合物合成后，將環(huán)境溫度降至_15°C至_20°C之間，迅放空反應(yīng)釜內(nèi)剩余CH4氣體，打開反應(yīng)釜頂蓋，迅速將樣品取出裝入待用實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研宄；或?qū)悠分糜谝旱斜４?，用于分析測(cè)試。
[0014]進(jìn)一步，所述CH4氣體流量范圍O?2000mL/min，精度0.25% F.S，氣體增壓上限為 25MPa。
[0015]多功能天然氣水合物合成反應(yīng)裝置，CH4氣瓶的通氣管道上設(shè)有增壓泵，CH4氣瓶的通氣管道口部與反應(yīng)釜的反應(yīng)釜頂蓋上開的注氣口相連，反應(yīng)釜置于恒溫空氣浴室內(nèi)，反應(yīng)釜上的溫度探頭和壓力傳感器通過數(shù)據(jù)采集器連接工控機(jī)。
[0016]進(jìn)一步，所述反應(yīng)釜內(nèi)部空間分為層，每層由帶孔隔板分隔，每層可放置多個(gè)小反應(yīng)罐，反應(yīng)釜開口塞有上堵頭，上堵頭外套有O型圈進(jìn)行密封，卡箍將上堵頭和反應(yīng)釜頂蓋套緊在反應(yīng)釜的開口部，在卡箍外部還套有卡環(huán)進(jìn)一步緊固。
[0017]進(jìn)一步，所述反應(yīng)Il采用TC4鈦合金加工制作而成，最大內(nèi)徑300mm，高度400mm，最高工作壓力為30Mpa，反應(yīng)釜安置于能控制傾斜度的支撐架上。
[0018]本發(fā)明的有益效果是可實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)不同沉積物體系的水合物合成，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加接近實(shí)際；縮短了水合物樣品的制樣周期，提高效率，增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明多功能天然氣水合物合成反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是反應(yīng)Il結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是反應(yīng)釜俯視圖。
[0022]圖中:1.CH4氣瓶；2.增壓泵；3.反應(yīng)釜頂蓋；4.反應(yīng)釜；5.注氣口 ；6.恒溫空氣浴室；7.溫度探頭；8.壓力傳感器；9.數(shù)據(jù)采集器；10.工控機(jī)；11.卡環(huán)；12.卡箍；13.上堵頭；14.0型圈；15.小反應(yīng)罐；16.帶孔隔板。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]本發(fā)明所述多功能天然氣水合物合成反應(yīng)釜模擬實(shí)驗(yàn)方法包括以下六個(gè)步驟:
[0025](一 )反應(yīng)釜清理:采用去離子水清洗反應(yīng)釜內(nèi)壁、頂蓋、反應(yīng)釜底；
[0026]( 二)沉積物制備:根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需水合物樣品要求，準(zhǔn)備適合尺寸、材料的小反應(yīng)罐，裝入實(shí)驗(yàn)所需不同種類及含水量的沉積物樣品，準(zhǔn)備好后置于多功能反應(yīng)釜中；
[0027](三)管路連接與檢漏:連接實(shí)驗(yàn)裝置管路，開閉相應(yīng)閥門，注入一定壓力的CH4并靜置，確保實(shí)驗(yàn)裝置無泄漏；
[0028](四)抽真空:確保實(shí)驗(yàn)裝置無泄漏之后排出CH4氣體，抽真空，排除空氣等對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾；
[0029](五)合成甲烷水合物:調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)溫度，開閉相應(yīng)閥門，注入一定體積014氣體至設(shè)定壓力，進(jìn)行水合物合成，根據(jù)壓力參數(shù)變化判斷水合物是否合成；
[0030](六)取樣:水合物合成后，將環(huán)境溫度降至_15°C至_20°C之間，迅放空反應(yīng)釜內(nèi)剩余CH4氣體，打開反應(yīng)釜頂蓋(采用快開式卡箍結(jié)構(gòu)，可快速打開)，迅速將樣品取出裝入待用實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研宄；或?qū)悠分糜谝旱斜４妫糜诜治鰷y(cè)試。
[0031]本發(fā)明裝置可模擬不同壓力和溫度條件下的水合物合成，
[0032]由圖1所示，本發(fā)明