一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置，包括高清显微镜、制冷机构、对应制冷机构设置的蜡晶生成装置和水合物颗粒承托装置。本发明专利技术以在测量水合物颗粒间粘附力的实验过程中减少测量玻璃纤维弹性模量这一步骤，也可以边生成蜡晶颗粒边测试其与水合物颗粒间的作用力，且在高清显微镜的可视窗内增加探针数组，达到一次多测的实验效果，可以大幅度减少实验次数，提高实验效率和准确率，对评价水合物储层的力学性质以及指导水合物开采具有显著的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置
本专利技术涉及水合物研究
，尤其涉及一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置。
技术介绍
天然气水合物通常是指由天然气中的主要成分(CH4,C2H6等气体)与水在高压低温条件下形成的非化学计量笼形络合物。在水合物资源开采和油气输运过程中，管道中流体的组分包含天然气和水。在这种流动状态下，由于管道中的低温高压条件，液相中微小的气泡以及气相中凝结的水滴可能形成水合物颗粒。水合物颗粒在随流体流动过程中会发生聚集并可能附着于管壁，最终堵塞管道，造成局部压力升高、开采效率降低并导致潜在的安全问题。典型的管道内水合物堵塞形成过程由以下4个阶段构成(1)气泡在液相中的悬浮以及液滴在管道壁面的凝结；(2)水合物颗粒在液相和壁面的成核及生长；(3)水合物颗粒在流动中的聚集与沉积；(4)沉积物体积逐渐增加，最终堵塞管道。除了水流堵塞管线外，蜡的沉淀和沉积也是常见的问题，对海底流动保证造成了重大威胁。当蜡质原油的工作温度降至蜡外观温度(WAT)以下时，蜡分子将从液相中沉淀出来，形成三维结构。这些颗粒的沉积将进一步导致流量截面积减小和压降增加，如果足够严重，最终将阻止流量。此外，一旦发生堵塞，补救措施，例如更换堵塞的管道和生产延迟，将造成巨大的经济损失。蜡的沉淀和沉积在很大程度上取决于管道的流体温度。因此，由于海底管道中的流体是在低温和高压条件下运输的事实，天然气水合物的形成和蜡的沉淀可能同时发生，从而导致更为复杂的流动条件和对海底管道运行的更大挑战。在上述过程中，导致水合物发生聚集和沉积的根本原因是水合物颗粒间以及水合物颗粒与管道壁面间的粘附力。我国所生产的原油80％以上都是凝点高、粘度大的含蜡原油。在管输过程中受到环境条件的影响容易产生蜡沉积，与水合物混合后造成更为严重的管道堵塞，为管道的正常运行带来巨大的安全隐患，而生成的堵塞根本原因时由于水合物颗粒与蜡晶颗粒间以及水合物颗粒与蜡沉积壁面之间的粘附力。现有的测试水合物颗粒与蜡晶颗粒间微力的测试装置通过在显微摄像仪下的探针上生成一粒蜡晶颗粒，再由另一个探针上的水合物颗粒与之粘合后分离，通过记录两者的形变量计算两者之间的粘附力，现有方法都是一对一的水合物颗粒间粘附力测量，其操作繁琐，而且失败率很高。同时在测试中，测试平面采用玻璃纤维，需要预先测量玻璃纤维的弹性模量，测试过程复杂繁琐。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本专利技术提供可快速高效测量气体水合物颗粒间粘附力，其能达到一组多测，减少实验次数，消除外部影响因素，且省去测量玻璃纤维这一步骤，更加方便快捷的一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置，包括高清显微镜、制冷机构、对应制冷机构设置的蜡晶生成装置和水合物颗粒承托装置；所述的制冷机构包括主压力釜、冷台和制冷循环器，所述的制冷循环器具有制冷剂进口和制冷剂出口出口，所述的制冷剂进口和制冷剂出口分别通过管路与主压力釜连接，所述的主压力釜上还连通有进气管路，所述进气管路上设有进气阀，所述的冷台设置在主压力釜内；所述的蜡晶生成装置包括中空固定悬臂和间隔设置在中空固定悬臂上表面的若干中空T型探针，中空固定悬臂与中空T型探针内部均具有空腔，且两者空腔连通，所述的中空固定悬臂端部通过线路连接有蜡晶加热装置；所述的水合物颗粒承托装置包括成对设置的手动操纵杆，手动操纵杆之间固定有水平悬臂，所述的水平悬臂下方则固定有若干口字型探针，所述的口字型探针与中空T型探针数量相同且一一对应，所述的手动操作分别连接有微米调节器并由微米调节器控制移动。进一步的，所述的中空固定臂两侧均与蜡晶加热装置之间通过导管线路连接，且导管上还设有温度表和压力表，且中空固定臂与蜡晶加热装置连接的导管上设有截止阀。进一步的，所述的中空T型探针包括针脚部和反应平台，所述的针脚部垂直固定在中空固定悬臂上表面，反应平台固定在针脚部的上顶面上，所述的反应平台为圆形，且反应平台中心具有与中空固定臂内部空腔连通的排出口，所述的反应平台上表面还摆动连接有涂抹杆，所述的涂抹杆通过数据线线路连接有第一计算机，并由第一计算机控制摆动。优选的，所述的涂抹杆为聚四氟乙烯材料制成。优选的，所述的涂抹杆的长度与反应平台的直径等长，且涂抹杆相对于反应平台上表面做120°旋转摆动。优选的，所述的水平悬臂为悬索结构，所述的悬索结构包括底线和对称设置在底线上的两条斜拉边，还包括与底线平行设置的顶线，两条斜拉边的顶点重叠且斜向上向两端延伸并与对应侧的手动操作杆固定，所述的口字型探针悬挂在底线上，每条斜拉边与底线之间间隔设有若干垂直拉线，所述的垂直拉线垂直于底线，且相邻两条垂直拉线之间间距相等，相邻两条垂直拉线之间还斜向连接有三角拉线，且相邻两条三角拉线之间依次连接；所述的底线、顶线、斜拉边、垂直拉线和三角拉线均由复合玻璃纤维制成，所述的复合玻璃纤维包括玻璃纤维和内嵌在玻璃纤维内的铝芯合金条。进一步的，所述的高清显微镜处设有高清摄像头，所述的高清摄像头信号连接有第二计算机。进一步的，所述的冷台为封闭的环形容器，所述的环形容器两侧分别开有圆孔，并通过圆孔分别制冷剂进口、制冷剂出口管路连接，该管路上分别设有截止阀，所述的环形容器内壁为反应皿，所述的反应皿表面覆有聚四氟乙烯内衬。本专利技术的有益效果是，本专利技术提供的一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置，可以在测量水合物颗粒间粘附力的实验过程中减少测量玻璃纤维弹性模量这一步骤，可以边生成蜡晶颗粒边测试其与水合物颗粒间的作用力，且在高清显微镜的可视窗内增加探针数组，达到一次多测的实验效果，可以大幅度减少实验次数，提高实验效率和准确率，对评价水合物储层的力学性质以及指导水合物开采具有显著的实用价值。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术最优实施例的结构示意图。图2是本专利技术最优实施例中中空T型探针反应平台的平面结构示意图(箭头方向为涂抹杆旋转方向)。图3是本专利技术最优实施例中水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力测试原理示意图(箭头方向为水平悬臂运动方向)。图4是本专利技术最优实施例中水平悬臂处的具体链接放大示意图。图中1、第一计算机2、压力表3、高清显微镜4、视窗5、冷台6、手动操纵杆7、输出管道8、中空固定悬臂9、截止阀10、蜡晶加热装置11、中空T型探针12、主压力釜13、第二计算机14、制冷循环器15、数据线16、口字型探针17-1、制冷剂进口17-2、制冷剂出口18、微米调节器19、涂抹杆20、反应平台21、排出口22、温度表23、进气阀24、水平悬臂24-1、顶线24-2、底线24-3、垂直拉线24-4、三角拉线24-5、斜拉边。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置，其特征在于：包括高清显微镜(3)、制冷机构、对应制冷机构设置的蜡晶生成装置和水合物颗粒承托装置；/n所述的制冷机构包括主压力釜(12)、冷台(5)和制冷循环器(14)，所述的制冷循环器(14)具有制冷剂进口(17-1)和制冷剂出口(17-2)出口，所述的制冷剂进口(17-1)和制冷剂出口(17-2)分别通过管路与主压力釜(12)连接，所述的主压力釜(12)上还连通有进气管路，所述进气管路上设有进气阀(23)，所述的冷台(5)设置在主压力釜(12)内；/n所述的蜡晶生成装置包括中空固定悬臂(8)和间隔设置在中空固定悬臂(8)上表面的若干中空T型探针(11)，中空固定悬臂(8)与中空T型探针(11)内部均具有空腔，且两者空腔连通，所述的中空固定悬臂(8)端部通过线路连接有蜡晶加热装置(10)；/n所述的水合物颗粒承托装置包括成对设置的手动操纵杆(6)，手动操纵杆(6)之间固定有水平悬臂(24)，所述的水平悬臂(24)下方则固定有若干口字型探针(16)，所述的口字型探针(16)与中空T型探针(11)数量相同且一一对应，所述的手动操作分别连接有微米调节器(18)并由微米调节器(18)控制移动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置，其特征在于：包括高清显微镜(3)、制冷机构、对应制冷机构设置的蜡晶生成装置和水合物颗粒承托装置；
所述的制冷机构包括主压力釜(12)、冷台(5)和制冷循环器(14)，所述的制冷循环器(14)具有制冷剂进口(17-1)和制冷剂出口(17-2)出口，所述的制冷剂进口(17-1)和制冷剂出口(17-2)分别通过管路与主压力釜(12)连接，所述的主压力釜(12)上还连通有进气管路，所述进气管路上设有进气阀(23)，所述的冷台(5)设置在主压力釜(12)内；
所述的蜡晶生成装置包括中空固定悬臂(8)和间隔设置在中空固定悬臂(8)上表面的若干中空T型探针(11)，中空固定悬臂(8)与中空T型探针(11)内部均具有空腔，且两者空腔连通，所述的中空固定悬臂(8)端部通过线路连接有蜡晶加热装置(10)；
所述的水合物颗粒承托装置包括成对设置的手动操纵杆(6)，手动操纵杆(6)之间固定有水平悬臂(24)，所述的水平悬臂(24)下方则固定有若干口字型探针(16)，所述的口字型探针(16)与中空T型探针(11)数量相同且一一对应，所述的手动操作分别连接有微米调节器(18)并由微米调节器(18)控制移动。


2.如权利要求1所述的一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置，其特征在于：所述的中空固定臂两侧均与蜡晶加热装置(10)之间通过导管线路连接，且导管上还设有温度表(22)和压力表(2)，且中空固定臂与蜡晶加热装置(10)连接的导管上设有截止阀(9)。


3.如权利要求1所述的一种气体水合物颗粒与蜡晶颗粒间粘附力的测试装置，其特征在于：所述的中空T型探针(11)包括针脚部和反应平台(20)，所述的针脚部垂直固定在中空固定悬臂(8)上表面，反应平台(20)固定在针脚部的上顶面上，所述的反应平台(20)为圆形，且反应平台(20)中心具有与中空固定臂内部空腔连通的排出口(21)，所述的反应平台(20)上表面还摆动连接有涂抹杆(9)，所述的涂抹杆(9)通过数据线(15)线路连接有第一计算机(1)，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：周诗岽，郭宇，周文瑞，柳扬，吕晓方，李恩田，董亮，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32