一种水合物增产模拟实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水合物增产模拟实验装置，包括模型系统，所述模型系统包括模型筒体、左封头和右封头，所述模型筒体与所述左封头和右封头连接形成一个密封的腔体，所述模型系统内设置有贯穿所述腔体的微波加热棒，所述微波加热棒的外表面套设有微波加热绝缘保护套，所述微波加热棒的一端连接有微波加热控制系统，所述腔体四周设置有贯穿所述模型筒体、左封头和右封头的冷循环管路，所述冷循环管路一端连接有冷热循环控制系统，本模型系统设计有冷循环管路，冷循环管路一端连接有冷热循环控制系统，冷热循环控制系统可以控制模型系统内部的温度，使模型系统可以模拟沉积层不同的温区带。

A simulation experimental device for increasing hydrate production

The invention discloses a hydrate stimulation simulation experimental device, including a model system, which comprises a model cylinder, a left head and a right head. The model cylinder is connected with the left head and a right head to form a sealed cavity. A microwave heating rod penetrating the cavity is arranged in the model system. The outer surface of the microwave heating rod is provided with a microwave heating insulation protective sleeve. One end of the microwave heating rod is connected with a microwave heating control system. The cavity is surrounded by a cold circulation pipeline running through the model cylinder, the left head and the right head. One end of the cold circulation pipeline is connected with a cold and hot circulation control system. The model system is designed with a cold-cycle pipeline, one end of the cold-cycle pipeline is connected with a cold-heat cycle control system. The cold-heat cycle control system can control the temperature inside the model system, so that the model system can simulate different temperate zones of the deposit layer.

【技术实现步骤摘要】
一种水合物增产模拟实验装置
本专利技术涉及水合物增产领域，尤其涉及一种水合物增产模拟实验装置。
技术介绍
天然气水合物NaturalGasHydrate又称“可燃冰”，是由水和天然气在特定高压低温环境下形成的冰态、结晶状、超分子、笼形化合物，主要分布在水深大于300m的海洋及陆地永久冻土带，其中海洋天然气水合物资源是全球性的。天然气水合物的显著特点是分布广、储量大、高密度、高热值，1m3天然气水合物可以释放出164m3甲烷气。据估计，全球天然气水合物的资源总量换算成甲烷气体其有机碳储量相当于全球已探明矿物燃料煤炭、石油和天然气等的两倍。因此，天然气水合物被各国视为未来石油天然气的替代能源。若能合理开发利用天然气水合物，对于改善能源结构保护环境，促进经济的发展具有重大意义。因此，目前世界各国都在不断深入对天然气水合物的勘探开发研究。天然气水合物的开采技术需要多学科、多门类技术的综合性应用。其开发的最大难点是必须保证井底稳定，使甲烷气不泄漏，以免引发温室效应。目前，天然气水合物的开发技术主要有热激发、注入化学试剂和减压3种技术。热激发技术是蒸汽或热盐水等热流体从地面泵入天然气水合物储层，或采用火驱法和钻柱加热器，促使温度上升导致天然气水合物分解。其主要缺点是热损失大，热利用率低。化学试剂可以改变天然气水合物形成的相平衡条件，降低天然气水合物的稳定温度。其缺点是费用昂贵，作用缓慢，再加上大洋中天然气水合物的压力较高，因而化学试剂法不适合开采海洋天然气水合物。减压技术是通过降低压力引起天然气水合物稳定的相平衡曲线移动，促使天然气水合物分解。井下电磁加热技术是热激发技术的进一步延伸和拓展，在开采重油方面已显示出其有效性。电磁加热技术是在垂直(或水平)井中沿井的延伸方向在紧邻水合物带的上下(或水合物层内)放入同的电极，再通以交变电流，直接对储层进行加热。储层受热后压力降低，通过膨胀产生气体。井下电磁加热技术作用速度快，能很好地降低流体的粘度，促进气体的流动。但设备较复杂，需对较大面积进行加热，有一定的热量浪费。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水合物增产模拟实验装置，其能模拟沉积层不同的温区带，模拟不同位置水合物不同的生成和分解情况。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种水合物增产模拟实验装置，包括模型系统，所述模型系统包括模型筒体、左封头、右封头，所述模型筒体与所述左封头和右封头连接形成一个密封的腔体，所述模型系统内设置有贯穿所述腔体的微波加热棒，所述微波加热棒的外表面套设有微波加热绝缘保护套，所述微波加热棒的一端连接有微波加热控制系统，所述腔体四周设置有贯穿所述模型筒体、左封头和右封头的冷循环管路，所述冷循环管路的一端连接有冷热循环控制系统。进一步地，所述水合物增产模拟实验装置还包括：气体增压系统，用于对注入模型系统的气体进行增压，以得到满足实验压力条件的高压气体；定量注入系统，所述定量注入系统一端与所述气体增压系统连接，另一端与所述模型系统连接，用于对模型系统进行气体的定量注入；注入容器，用于对模型系统进行液体注入；恒流泵，所述恒流泵与所述注入容器连接，用于对注入容器施加注入压力；蒸汽发生器，所述蒸汽发生器一端与所述恒流泵连接，另一端与所述模型系统连接，用于将恒流泵注入的水转化为高温水蒸气，注入到模型系统中；回压及计量系统，所述回压与计量系统与所述模型系统连接，主用于对模型系统出口处的气体、液体进行计量。进一步地，所述气体增压系统包括气体注入器、静音空气压缩机、低压空气贮罐、高压空气贮罐、气体增压泵和流量控制器；所述静音空气压缩机一端与所述气体注入器连接，另一端与所述低压空气贮罐连接；所述气体增压泵一端与所述低压空气贮罐，另一端与所述高压空气贮罐连接；所述流量控制器一端与所述高压空气贮罐连接，另一端与所述模型系统连接，所述高压空气贮罐与所述定量注入系统连接。进一步地，所述蒸汽发生器由多个预热器串联而成，所述预热器与所述模型系统连接，所述预热器由加热管和不锈钢盘管浇注而成。进一步地，所述回压及计量系统内设置有回压阀、气液分离器、气体流量计和天平，所述回压阀一端与所述模型系统连接，另一端与所述气液分离器连接，所述气体流量计与所述气液分离器的气体出口连接，所述天平与所述气液分离器的液体出口连接。进一步地，所述注入容器包括液体注入泵和活塞容器，所述液体注入泵和所述蒸汽发生器分别与所述活塞容器连接。进一步地，所述模型系统还包括模型旋转支架，所述模型旋转支架上设置有翻转轴座，所述模型旋转支架通过翻转轴座与所述模型筒体连接，所述翻转轴座内设置有旋转轴承。进一步地，所述模型系统还包括左法兰、右法兰和液压螺钉，所述液压螺钉包括第一液压螺钉和第二液压螺钉，所述左法兰与所述左封头之间通过第一液压螺钉连接，所述右法兰与所述右封头之间通过第二液压螺钉连接。进一步地，所述液压螺钉内设置有活塞帽和螺杆，所述活塞帽与所述螺杆连接，所述活塞帽上设置有密封孔。进一步地，所述水合物增产模拟实验装置还包括压力检测系统和温度检测系统，所述压力检测系统与所述腔体连接，所述温度检测系统与所述腔体连接，所述冷热循环控制系统内设置有风冷式工业冷水机，所述风冷式工业冷水机与所述冷循环管路连接。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于，本模型系统设计有冷循环管路，冷循环管路一端连接有冷热循环控制系统，冷热循环控制系统可以控制模型系统内部的温度，使模型系统可以模拟沉积层不同的温区带，模拟不同位置水合物不同的生成和分解情况，模型上下通过贯穿的冷循环管路沿模型四周分布，实现连通，本模型系统设计有微波加热绝缘保护套，可保证微波加热棒加热时不会与内部流体接触，本模型系统设计有模型旋转支架，翻转轴座内装旋转轴承，模型系统可以进行0°至180°的旋转，便于装卸内部样品沉积物物料。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：图1为本专利技术所述的一种水合物增产模拟实验装置的结构示意图。图2为本专利技术所述的模型系统的结构示意图。图3为本专利技术所述的模型系统的主视图。图4为本专利技术所述的蒸汽发生器的结构示意图。图中：1-模型系统、2-气体增压系统、3-渗透率测量系统、4-定量注入系统、5-注入容器、6-恒流泵、7-蒸汽发生器、8-回压及计量系统、91-压力检测系统、92-温度检测系统、93-微波加热控制系统、94-冷热循环控制系统、11-模型筒体、12-左封头、13-右封头、14-模型旋转支架、15-腔体、16-微波加热棒、17-微波加热绝缘保护套、18-冷循环管路、71-预热器、141-翻转轴座、191-左法兰、192-右法兰、193-液压螺钉、711-加热管。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水合物增产模拟实验装置，其特征在于：包括模型系统(1)，所述模型系统(1)包括模型筒体(11)、左封头(12)和右封头(13)，所述模型筒体(11)与所述左封头(12)和右封头(13)连接形成一个密封的腔体(15)，所述模型系统(1)内设置有贯穿所述腔体(15)的微波加热棒(16)，所述微波加热棒(16)的外表面套设有微波加热绝缘保护套(17)，所述微波加热棒(16)的一端连接有微波加热控制系统(93)，所述腔体(15)四周设置有贯穿所述模型筒体(11)、左封头(12)和右封头(13)的冷循环管路(18)，所述冷循环管路(18)的一端连接有冷热循环控制系统(94)。

【技术特征摘要】
1.一种水合物增产模拟实验装置，其特征在于：包括模型系统(1)，所述模型系统(1)包括模型筒体(11)、左封头(12)和右封头(13)，所述模型筒体(11)与所述左封头(12)和右封头(13)连接形成一个密封的腔体(15)，所述模型系统(1)内设置有贯穿所述腔体(15)的微波加热棒(16)，所述微波加热棒(16)的外表面套设有微波加热绝缘保护套(17)，所述微波加热棒(16)的一端连接有微波加热控制系统(93)，所述腔体(15)四周设置有贯穿所述模型筒体(11)、左封头(12)和右封头(13)的冷循环管路(18)，所述冷循环管路(18)的一端连接有冷热循环控制系统(94)。2.根据权利要求1所述的一种水合物增产模拟实验装置，其特征在于：还包括：气体增压系统(2)，用于对注入模型系统(1)的气体进行增压，以得到满足实验压力条件的高压气体；定量注入系统(4)，所述定量注入系统(4)一端与所述气体增压系统(2)连接，另一端与所述模型系统(1)连接，用于对模型系统(1)进行气体的定量注入；注入容器(5)，用于对模型系统(1)进行液体注入；恒流泵(6)，所述恒流泵(6)与所述注入容器(5)连接，用于对注入容器(5)施加注入压力；蒸汽发生器(7)，所述蒸汽发生器(7)一端与所述恒流泵(6)连接，另一端与所述模型系统(1)连接，用于将恒流泵(6)注入的水转化为高温水蒸气，注入到模型系统(1)中；回压及计量系统(8)，所述回压与计量系统(8)与所述模型系统(1)连接，用于对模型系统(1)出口处的气体、液体进行计量。3.根据权利要求2所述的一种水合物增产模拟实验装置，其特征在于：所述气体增压系统(2)包括气体注入器、静音空气压缩机、低压空气贮罐、高压空气贮罐、气体增压泵和流量控制器；所述静音空气压缩机一端与所述气体注入器连接，另一端与所述低压空气贮罐连接；所述气体增压泵一端与所述低压空气贮罐，另一端与所述高压空气贮罐连接；所述流量控制器一端与所述高压空气贮罐连接，另一端与所述模型系统连接，所述高压空气贮罐与所述定量注入系统(4)连接。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：秦绪文，叶建良，邱海峻，寇贝贝，张建华，卢秋平，史浩贤，陈兆凤，王偲，顾吉胜，陈靓，戴海静，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：广东,44