一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天然气水合物开采及其利用技术领域，尤其涉及一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统。
【背景技术】
[0002]天然气水合物是一种非化学计量的超分子笼状化合物，Im3水合物可储存160?ISOm3的天然气，具有分布范围广、成藏规模大、储能密度高的特点，被公认为是21世纪重要的替代能源。目前，基于传统的注热、降压、注剂等开采方法的室内模拟在全世界范围内展开。但天然气水合物开采基本理论、潜在的安全风险、环境风险和成本风险尚未解决，技术瓶颈仍无根本突破。因此，研究天然气水合物在管道中的流动和传热特性，对海洋天然气水合物的开采具有战略意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对上述问题，提供一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统。
[0004]—种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，包括:天然气水合物样品大量快速制备模块、天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块、天然气水合物浆体管输特性实验模块、数据采集与监测及安全控制模块4个模块;其中，
[0005]所述天然气水合物样品大量快速制备模块包括:气体输送管路、液体输送管路、喷淋装置、鼓泡装置、搅拌装置；
[0006]其中，所述气体输送管路用于将气瓶中的气体输送至反应釜中；该管路由气瓶的出口通过管路与反应釜底部的气体入口 a连通；
[0007]所述液体输送管路用于将水箱的水输送至反应釜内；该液体输送管路由水箱的出口通过管路与反应釜液相入口 c连通，该在连通管路上设置有柱塞栗；
[0008]所述喷淋装置包括:在反应釜的顶部设置有喷淋器，该喷淋器通过管路与反应釜液相入口 c连通，在该连通的管路上设置有液体循环栗；
[0009]所述鼓泡装置包括在反应釜内的底部设置有鼓泡器；
[0010]所述搅拌装置在所述反应釜内安装有搅拌器，该搅拌器的搅拌粉碎桨采用推进桨叶形式，且在桨叶下方安装有破碎牙锥；
[0011 ]所述天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块包括:包括天然气水合物混合相保真运移管路和水路两部分;其中，所述天然气水合物混合相保真运移管路由反应釜混合相出口 i通过管路与循环栗的入口连通;所述所述水路由水箱通过管路与循环栗的入口连通，该两部分通过循环栗进一步混合后与天然气水合物浆体管输特性实验模块连接；
[0012]所述天然气水合物浆体管输特性实验模块包括垂直管输回路、水平管输回路及高压透明可视管；
[0013]所述垂直管输回路包括与循环栗的出口连通设置的垂直管路;所述水平管输回路包括与循环栗的出口连通设置的水平管路;在所述垂直管输回路、水平管输回路上均设置有在线粒度测量仪、管道加热器及高压透明可视管；
[0014]所述数据采集与监测及安全控制模块包括计算机，以及与计算机连接的电阻率测量点C、压力测量点P、温度测量点T、液位测量点L，单相、多相流体流量计量测量点F、电机参数测量点M。
[0015]进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述气体输送管路包括用于将反应釜中未反应的气体从反应釜上部的气体出口 b通过气体循环栗栗出并循环栗入反应釜底部的气体入口 a的气体旁路调节循环回路。
[0016]进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述气体旁路调节循环回路设置有一路用于保护气体循环栗的气体保护循环回路，该体保护循环回路由以下部件依次连接构成:气体循环栗出口、第二调节阀、第四压力指示器、第四温度指示器、第四调节阀、第一气体流量计、第二压力指示器、第二温度指示器、气体循环栗入口。
[0017]进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述喷淋装置包括一路用于保护液体循环栗的保护循环回路，该保护循环回路具体由以下部件依次连接构成:液体循环栗出口、第七调节阀、第七温度指示器、第十七压力指示器、第一液体流量计、第九调节阀、第六温度指示器、第十六压力指示器、液体循环栗入口。
[0018]进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述天然气水合物样品大量快速制备模块包括用于使反应釜内部的压力处于恒定或者处于所需的压力条件下的稳压管路;该稳压管路由液相管路和气相管路2部分构成；
[0019]其中，液相管路由水箱、柱塞栗、稳压缓冲罐底部的液相入口d、液相出口e、第二排水阀通过管路依次连接构成；
[0020]所述气相管路由气瓶的出口、稳压缓冲罐上部的气相入口f、稳压缓冲罐的气相出口 g、反应釜底部的气体入口 a通过管路依次连接构成。
[0021]进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，在所述稳压缓冲罐上还连接有真空栗。
[0022]进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述天然气水合物混合相保真运移管路还包括设置在反应釜混合相出口 i的滤网。
[0023]进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块还包括一路压力平衡检测管路，该管路用于保证在天然气水合物混合相与水在混合之前，天然气水合物混合相保真运移管路、天然气水合物浆体管输管路和反应釜内天然气水合物大量快速制备后的压力保持一致；
[0024]该压力平衡检测管路由稳压缓冲罐的出口e与天然气水合物混合相保真运移管路和水路的交叉连接点连通构成。
[0025]进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，所述天然气水合物浆体管输特性实验模块还包括一路用于保护垂直管输回路和水平管输回路的保护管路，该管路由以下部件依次连接构成:
[0026]循环栗出口、第十九压力指示器、第十三调节阀、第十一调节阀、第三液体流量计、调压器、循环入口。
[0027]进一步地，如上所述的海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，在所述水平管输回路与垂直管输回路的交叉点上还连接有三相分离器。
[0028]本发明用于对天然气水合物合成、分解、储气率、相平衡特性及其在管道中的流动阻力和传热特性进行研究，探索天然气水合物大规模开采、储运的方案，解决当前海洋天然气水合物开采过程中理论缺乏，为海洋天然气水合物的开采与运输提供技术与理论支持，从而推进海洋天然气水合物开采的工业化进程
【附图说明】
[0029]图1为本发明海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统结构图；
[0030]图2本发明数据采集与监测及安全控制模块结构图。
【具体实施方式】
[0031]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]如图1及图2所示，本发明提供了一种海洋天然气水合物固态流化开采实验回路系统，该系统包括天然气水合物样品大量快速制备模块、天然气水合物多尺度破碎及浆体保真转移模块、天然气水合物浆体管输特性实验模块、数据采集与监测及安全控制模块4大模块，其中:
[0033]天然气水合物样品大量快速制备模块包括气瓶118、反应釜115、水箱113、稳压缓冲罐117、气体循环栗111、液体循环栗114、反应釜制冷机组123、稳压缓冲罐制冷机组120、液位计及多个截止阀、调节阀、流量计(气、液)、温度指示器、压力指示器;所述反应釜115底部设有鼓泡器122，其下部开设有气相入口 a通过气体循环栗111与气瓶118连接，反应釜115上部设有喷淋器1151并通过液体循环栗114及液体循环管路与水箱113连接，其反应釜115内部还设有搅拌器119，反应釜115上部还设有气相出口 b与气体循环栗111和气体循环管路连接；所述稳压缓冲罐117下部开设液相入口d通过柱塞栗112与水箱113连接，稳压缓冲罐117上部开设气相入口f、气相出口g，分别与气瓶118、反应釜底部的气相入口连接，其中，稳压缓冲罐117还连有真空栗116;特别地，反应釜与稳压缓冲罐外壁设有电加热装置、冷却水夹套并与制冷机组相连接。
[0034]具体地，所述天然气水合物样品大量快速制备模块包括气体输送管路、气体旁路调节循环回路、液体输送管路、旁路喷淋循环回路、稳压管路5个部分；
[0035]其中，所述气体输送管路用于将气瓶118中的气体输送至反应釜115中；该管路由以下部件依次连接构成:气瓶118、第六压力指示器P-106、第一截止阀V-101、第一调节阀CV-102、第一压力指示器P-101、第一温度指示器T-101、第四截止阀V-104、第二压力指示器P-102、第二温度指示器T-102、气体循环栗111、第二调节阀CV-105、第四压力指示器P-104、第四温度指示器T-104、第三调节阀CV-108、第二气体流量计F-102、第六截止阀V-110、反应釜115底部的气体入口 a;
[0036]所述气体旁路调节循环回路用于将反应釜115中未反应的气体从反应釜上部的气体出口 b通过气体循环栗111栗出并循环栗入反应釜115底部的气体入口 a;该气体循环回路具体由以下部件依次连接构成:反应釜上部的气体出口 b、第三气体流量计F-103、第五截止阀V-112、第二压力指示器P-102、第二温度指示器T-102、气体循环栗111、第二调节阀CV-
105、第四压力指示器P-104、第四温度指示器T-104、第三调节阀CV-108、第二气体流量计F-102、第六截止阀V-110、反应釜115底部的气体入口 a;
[0037]优选地，为了保证气体循环栗111能够正常安全地运行，本发明还为气体循环栗111设置了一路用于保护气体循环栗的气体保护循环回路;该气体保护循环回路由以下部件依次连接构成:气体循环栗111出口、第二调节阀CV-105、第四压力指示器P-104、第四温度指示器T-104、第四调节阀CV-109、第一气体流量计F-101、