SHW-1型天然氣水合物開采模擬裝置

一、實(shí)驗(yàn)的目的和意義

天然氣水合物開采模擬裝置，能夠在實(shí)驗(yàn)室模擬水合物藏成藏過(guò)程，重點(diǎn)研究對(duì)比天然氣水合物藏的常規(guī)開采方法如注熱、降壓過(guò)程的物理模擬、開采機(jī)理，探索經(jīng)濟(jì)有效的開采方法：通過(guò)評(píng)價(jià)注熱開采、降壓開采、注抑制劑開采等不同水合物開采方法的綜合效益，確定多方法共同開發(fā)時(shí)，不同開采方法之間的接替時(shí)機(jī)。解決水合物開采過(guò)程氣、液在沉淀物中傳遞規(guī)律、溫度場(chǎng)的空間分布、水合物分解前沿的推進(jìn)速度、水合物的分解機(jī)理等重大的學(xué)術(shù)問(wèn)題：評(píng)價(jià)不同水合物開采方法的綜合效益。

二、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)組成

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括以下7個(gè)主要功能模塊：（1）穩(wěn)壓供液模塊；（2）穩(wěn)壓供氣模塊；（3）環(huán)境模擬模塊；（4）回壓控制模塊；（5）測(cè)量模塊；（6）數(shù)據(jù)采集模塊等；

系統(tǒng)中高壓模型為核心元件，放置于恒溫室內(nèi)。另外，由穩(wěn)壓供氣模塊向模型內(nèi)注入氣體，來(lái)補(bǔ)充氣體或者維持系統(tǒng)壓力；穩(wěn)壓供液模塊向模型內(nèi)注入液體，包括水和各種溶液，可以進(jìn)行精確定量地注入，并具有加熱溶液的功能，在進(jìn)行水合物開采實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用回壓控制模塊進(jìn)行模型出口壓力的控制，壓力的控制在降壓、注熱等開采實(shí)驗(yàn)中非常關(guān)鍵。開采實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣體和液體通過(guò)氣液分離器進(jìn)行分離，然后分別計(jì)量。

三、主要技術(shù)指標(biāo)

1. 工作壓力：0~16MPA，測(cè)量精度：0.01MPA
2. 工作溫度：-10~150℃，控制精度：±1℃
3. 液體流量：0~20ml/min，精度：0.01ml
4. 氣體流量：0~500ml/min,精度：0.1ml
5. 電源：交流380V,50HZ
6. 功率：6KW

四、組成系統(tǒng)各部件技術(shù)指標(biāo)

該裝置主要用來(lái)模擬研究海底天然氣水合物的生成及開采過(guò)程，主要由以下部件組成。

1. 供液系統(tǒng)

供液主要由一臺(tái)平流泵完成，選用北京衛(wèi)星廠的平流泵，該泵流量范圍0.01~20ml/min,壓力范圍0~20MPA。

該泵具有計(jì)算機(jī)通訊接口，可由計(jì)算機(jī)控制其工作，也可手動(dòng)操作。

1. 儲(chǔ)液系統(tǒng)

由3只ZR-3型1000ml/20MPA活塞容器組成。

用于存儲(chǔ)驅(qū)替介質(zhì)，并在驅(qū)替過(guò)程中起壓力緩沖作用。

1. 液體注入量的計(jì)量

利用平流泵計(jì)量

設(shè)定平流泵的注入瞬時(shí)流時(shí)，由計(jì)算機(jī)記錄注入時(shí)間，計(jì)算不同時(shí)刻的累積注入量。

1. 減壓閥

選用TESCOM公司產(chǎn)品，型號(hào)44-1812-24，進(jìn)口壓力6000psi，出口壓力0~2500psi可調(diào)。

1. 注入氣量計(jì)量

采用高壓氣體質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量

流量計(jì)型號(hào)：D07-12M/ZM,瞬時(shí)流量量程：500/min

流量積算儀 型號(hào)：D08-8M/ZM

注入量由計(jì)算機(jī)即時(shí)采集保存。

1. 預(yù)熱器

用于注入流體的加熱，自動(dòng)控制注入流體的溫度。

溫控范圍：室溫~150℃，控制精度±1℃。

1. 試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸?/span>

內(nèi)有效尺寸φ38×500mm，耐壓20MPA，管子中心設(shè)計(jì)有4套測(cè)溫裝置，用于準(zhǔn)確測(cè)量溫度梯度。

1. 高低溫恒溫箱

內(nèi)腔尺寸：長(zhǎng)700×高450×深450mm，控溫范圍-10~100℃，溫度波動(dòng)：±1℃，恒溫試驗(yàn)箱帶有輪子，可以方便移動(dòng)。

試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸?，安裝在恒溫箱內(nèi)。

1. 壓力計(jì)量

分別計(jì)量入口、出口壓力，入口、出口壓力均采用高精度壓力傳感器計(jì)量，量程25MPA,精度：0.1％F·S。

1. 溫度計(jì)量

將PT100測(cè)溫探頭插入試驗(yàn)管內(nèi)，保證探頭與流體接觸口，溫度數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)即時(shí)采集保存。

1. 回壓控制系統(tǒng)

用來(lái)控制出口壓力，采用頂部加載式回壓控制器，耐壓25MPA，控制精度±0.05MPA，設(shè)定壓力由精密壓表顯示。

1. 出口計(jì)量

出口氣體通過(guò)氣體流量計(jì)計(jì)量，出口液體通過(guò)電子天平計(jì)量，數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)采集保存。

氣體質(zhì)量流量計(jì)量程：3000sccm

天平量程：2200g，精度0.01g

1. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、采集控制板卡、采集控制電路以及數(shù)據(jù)采集處理軟件等。

適時(shí)采集：注入液量，注入氣量，壓力、壓差、溫度，產(chǎn)出氣量，產(chǎn)出液量變化。

軟件在windows7環(huán)境下運(yùn)行，運(yùn)用VB編程，儀器工作流程顯示在界面上，可實(shí)驗(yàn)人機(jī)對(duì)話，操作簡(jiǎn)單方便。

1. 安全報(bào)警系統(tǒng)

裝置設(shè)計(jì)超溫、超壓安全報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)過(guò)溫、過(guò)壓會(huì)自動(dòng)報(bào)警并切斷電源。