多参数可视化海洋气体水合物生成及分解试验装置

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多参数可视化海洋气体水合物生成及分解试验装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种试验装置，尤其涉及一种多参数可视化海洋气体水合物生成及分解试验装置。\n背景技术\n[0002] 海洋气体水合物的主要成分为甲烷，是海底沉积物中甲烷与水分子在低温高压环境下结合形成的一种能源矿产，具有能量密度高、资源量巨大、清洁干净的特点，是公认的一种二十一世纪新型能源，在资源开发、环境保护和全球气候变化等方面具有重要的意义。\n由于受海洋气体水合物赋存方式和开采技术水平的限制，当前海洋气体水合物开发通用的几种方法，如降压法、热力法、化学试剂注入法、CO2置换法、氟气＋微波法等主要技术，但目前均停留在试验阶段。现有试验装置往往只注重海洋气体水合物生成过程而设计，而相关某一种开采技术所涉及的气体水合物分解过程的模拟装置较为缺乏，集成生成―分解过程的试验装置几近空白。\n[0003] 海洋气体水合物的生成与分解是一个复杂的动态过程，其制约因素为温度、压力条件的变化，即低温、高压的有机结合，而且各自缺乏明显的特定边界条件。现有实验装置一般基于探讨海洋气体水合物生成过程及其控制因素，集成分解过程及影响因素的装置尚未面世。同时，由于海洋气体水合物赋存需要高压环境，因此，现有试验装置的可视化程度较差，水合物生成过程的实时观测有待优化和提高。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是提供一种多参数可视化海洋气体水合物生成及分解试验装置，以克服现有技术存在的上述不足。\n[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现：\n[0006] 一种多参数可视化海洋气体水合物生成及分解试验装置，集海洋气体水合物生成与分解过程于同一高压容器中，包括反应容器、海水箱、甲烷气体瓶、空压机和海洋气体水合物分解装置，所述反应容器的外壳上设有若干观察窗，海洋气体水合物分解装置的下部设置在反应容器内，海洋气体水合物分解装置的上部从反应容器顶部穿出暴露在反应容器之外，为可更换组件单元，根据实验要求的不同，可在本接口更换分解装置；反应容器的底部通过管路分别与甲烷气体瓶和海水箱连接，反应容器与海水箱的连接管路上设有水泵，反应容器的底部还通过管路和第一球阀与外部空气连通，用于放液，所述反应容器的侧壁上靠近顶端和底端处分别设有液氮出口和液氮进口，其中液氮进口的下方设有温度控制器，用以调节液氮对反应容器内部海水的温度冷却速度；所述反应容器的顶部分别通过管路连接空压机和第二球阀，第二球阀通过管路与外部空气连通，空压机与反应容器的连接管路上设有增压泵，反应容器的顶部还分别通过线路连接温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器的探头分别设置在所述反应容器的内部。\n[0007] 所述反应容器与甲烷气体瓶的连接管路上设有第一调压阀，反应容器与增压泵的连接管路上设有第二调压阀。\n[0008] 本发明的有益效果为：本装置结构简单、紧凑，可以根据不同的实验需求调整压力容器内不同大小的温度－压力组合条件；集成度、自动化程度高；操作方便；可真实模拟气体水合物生成所需的水深600m~2000m的压力环境和5℃以下的海底温度环境，同时可以调节气体水合物生成、分解所需的温度－压力平衡条件；设备预留观测窗口，可视化程度高；\n同时预留分解装置更换接口，可以进行不同水合物分解方法的实验；一方面有助于石油、海洋等相关领域的大学生、研究人员了解海洋气体水合物的生成过程；另一方面，今后海洋气体水合物的开采利用，无论采用降压法、热力法、化学试剂注入法、CO2置换法，还是氟气＋微波法，无一例外都直接与水合物的分解过程相关联。因此，本发明在注重气体水合物生成过程的同时，集成致水合物分解的方法、过程及环境参数设定，为今后实际的生产实践提供技术支持。 \n附图说明\n[0009] 下面根据附图对本发明作进一步详细说明。\n[0010] 图1是本发明实施例所述的多参数可视化海洋气体水合物生成及分解试验装置的结构示意图。\n[0011] 图中：\n[0012] 1、反应容器；2、海水箱；3、甲烷气体瓶；4、空压机；5、观察窗；6、海洋气体水合物分解装置；7、水泵；8、第一球阀；9、液氮出口；10、液氮进口；11、温度控制器；12、第二球阀；13、增压泵；14、温度传感器；15、压力传感器；16、第一调压阀；17、第二调压阀。\n具体实施方式\n[0013] 如图1所示，本发明实施例所述的一种多参数可视化海洋气体水合物生成及分解试验装置，包括反应容器1、海水箱2、甲烷气体瓶3、空压机4和海洋气体水合物分解装置\n6，所述反应容器1的外壳上设有若干观察窗5，海洋气体水合物分解装置6的下部设置在反应容器1内，海洋气体水合物分解装置6的上部从反应容器1顶部穿出暴露在反应容器\n1之外，反应容器1的底部通过管路分别与甲烷气体瓶3和海水箱2连接，反应容器1与海水箱2的连接管路上设有水泵7，反应容器1的底部还通过管路和第一球阀8与外部空气连通，所述反应容器1的侧壁上靠近顶端和底端处分别设有液氮出口9和液氮进口10，其中液氮进口10的下方设有温度控制器11，用以控制压力容器内液体冷却速度；所述反应容器1的顶部分别通过管路连接空压机4和第二球阀12，第二球阀12通过管路与外部空气连通，空压机4与反应容器1的连接管路上设有增压泵13，反应容器1的顶部还分别通过线路连接温度传感器14和压力传感器15，温度传感器14和压力传感器15的探头分别设置在所述反应容器1的内部。\n[0014] 所述反应容器1与甲烷气体瓶3的连接管路上设有第一调压阀16，反应容器1与增压泵13的连接管路上设有第二调压阀17。\n[0015] 本发明实施例所述的多参数可视化海洋气体水合物生成分解试验装置具体工作时，甲烷气体瓶3中的甲烷气体注入具备观察窗5的反应容器1中，可以通过调节空压机\n4的进气量以及致冷装置来模拟2000m深度海底自然条件的压力和温度环境，设定生成参数，通过观察窗5观察气体水合物生成过程；如：设定温度3℃、8Mp，设定时间48小时，给定流量适当的甲烷气体，气体水合物在反应容器1中的海洋沉积物中生成。依据实验需求，通过预置接口，将海洋气体水合物分解装置6置入反应容器1内的海洋沉积物中，设定分解参数，观察气体水合物分解过程。同时利用加热装置升温，观察水合物由固态向气态的转化分解过程。本装置结构简单、紧凑，可以根据不同的实验需求装配不同大小的压力容器；集成度、自动化程度高；操作方便；可真实模拟气体水合物生成所需的水深600m~2000m的压力环境和5℃以下的海底温度环境，同时可以调节气体水合物生成、分解所需的温度－压力平衡条件；设备预留观测窗口，可视化程度高；同时预留分解装置更换接口，可以进行不同水合物分解方法的实验；一方面有助于石油、海洋等相关领域的大学生、研究人员了解海洋气体水合物的生成过程；另一方面，今后海洋气体水合物的开采利用，无论采用降压法、热力法、化学试剂注入法、CO2置换法，还是氟气＋微波法，无一例外都直接与水合物的分解过程相关联。因此，本发明在注重气体水合物生成过程的同时，集成致水合物分解的方法、过程及环境参数设定，为今后实际的生产实践提供技术支持。\n[0016] 本发明通过上面的实例进行举例说明，但是，本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，因此本发明只受到本发明权利要求的内容和范围的限制，其意图涵盖所有包括在由附录权利要求所限定的本发明精神和范围内的备选方案和等同方案。