一种用于开采深海天然气水合物的围压加载系统

本发明属于天然气水合物研究领域，具体涉及一种用于开采深海天然气水合物的围压加载系统。

背景技术：

1、本部分的描述仅提供与本技术公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

2、随着我国国民经济的持续高速发展，能源供需矛盾日益突出，因此，在加大油气新区新领域的勘探开发力度的同时，寻找新型接替能源已经成为保障国家能源安全和国家安全的重要战略举措。页岩油气、煤层气和天然气水合物等非常规油气资源的勘探开发利用对于实现我国能源工业可持续发展无疑具有十分重要的意义。

3、天然气水合物的分子式为ch4·6h2o。高密度、高热值、分布广是天然气水合物的显著特点，通常一单位体积的天然气水合物分解可产生164-180单位体积的甲烷气体。天然气水合物主要分布在陆域永久冻土和深海海域，其中深海海域天然气水合物的储量约是陆地的100倍，是已知传统化石燃料（煤、石油、天然气等）储量的2倍，因此被认为是21世纪最有潜力的接替能源。深海浅层非成岩地层的天然气水合物具有储量大、弱胶结、稳定性差的特点，一旦所在区域的温度、压力条件发生变化，就可能导致深海海底非成岩地层的天然气水合物的大量分解、气化和自由释放，如采用现有技术的开采方法进行开采，存在潜在的风险。

4、现有技术如名为《水合物开采实验模拟的方法及围压加载与隔热一体化系统》的发明专利，此发明专利公开号为cn102678091b。此发明公开一种水合物开采实验模拟的方法及围压加载与隔热一体化系统，其中，所述系统包括制冷机、液压机、温度传感器和液体腔；所述温度传感器与制冷机相连，用于将样品表面的温度反馈给制冷机；所述制冷机与液压机相连，用于将液压机液体的温度调整为样品表面的温度；所述液压机用于将所述制冷机调整温度后的液体输入至所述液体腔；所述液体腔与液压机相连，用于通过循环的液体对所述样品提供围压，并使得样品与环境隔热，其接收所述液压机输入的液体，并将循环后的液体输出回制冷机。此发明可为水合物开采过程中水合物分解引起的温度变化精确测试提供实际环境，对于越来越受关注的水合物开采的科学研究和将来的现场监测十分有益。但液压机输出过程中容易对液体腔内压力造成变化。

5、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种精确度高、压力波动小且有效模仿地层压力的用于开采深海天然气水合物的围压加载系统。

2、本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

3、一种用于开采深海天然气水合物的围压加载系统，包括样品、液压机和制冷机，样品周围环绕设有液体腔，样品表面设有温度传感器，温度传感器连接制冷机；

4、液体腔内具有液体，液压机用于循环液体腔内的液体以提供围压；

5、制冷机连接液压机，制冷机用于调整液压机循环液体的温度；

6、液压机与液体腔之间具有第一连通管道，第一连通管道一侧设有脉动阻尼器，脉动阻尼器用于降低液压机流出的液体的压力波动。

7、通过对整体装置的设置，在样品表面设有温度传感器，通过布设的温度传感器可以测试天然气水合物在开采过程中的温度，然后可以将温度实时的传递被制冷机，制冷机可以通过调整液压机循环液体的温度从而对样品温度进行调整，保证液体温度与样品的温度保持在规定数值，保证样品温度恒定，提高实验结果的准确性和稳定性。液压机与液压腔形成循环连接，通过液压机循环液压腔内的液体以对样品提供围压，由于压夜机在对液体进行循环的过程中会产生压力波动，在第一连通管道上一侧设有脉动阻尼器来降低或消除压力波动，防止压力波动对样品的压强产生影响，以保证实验结果的精确；同时压强的波动会影响液体传输管道的寿命，不利于实验长时间的进行，通过脉动阻尼器的设置，可以避免或降低液体传输管道产生共振的可能性，还可以防止水合物在震动下加速分解的发生。

8、根据本发明一实施例，脉冲阻尼器包括第一基体，第一基体内设有第一腔体，第一腔体与第一连通管道连通，第一腔体内设有可移动的阻隔组件，阻隔组件用于控制第一连通管进入到第一腔体内流体的量，阻隔组件连接有驱动组件，驱动组件用于控制阻隔组件的移动。

9、通过对脉冲阻尼器的设置，第一腔体与第一连通管道连通，使得液体在流经第一连通管道时，会有流体进入和流出第一腔体，通过流体进入和流出第一腔体降低或消除发生的压力波动。通过对阻隔组件的设置，通过驱动组件可以控制阻隔件的移动，阻隔组件可以上下移动以控制第一管道进入和流出到第一腔体内的液体的量，进而可以对不同压强和不同压力波动的液体控制不同的参数，以提高对不同压力波动的消除能力。

10、根据本发明一实施例，阻隔组件包括阻隔膜，阻隔膜环绕固定于第一基体内，阻隔膜具有弹性，阻隔膜远离第一连通管一侧设有缓冲固定件，缓冲固定件用于连接阻隔膜与驱动组件。

11、通过对阻隔组件的设置，阻隔膜具有一定弹性，阻隔膜也具有一定的延展性，通过驱动组件对阻隔组件移动，阻隔膜可能会在一定的压力波动下产生共振，不利于整体装置的精度同时还会降低阻隔膜的寿命，通过采用缓冲组件和驱动组件的设置，可以对压力波动进行吸收，同时可以调整不同的位置，以防止共振的产生，进而可以提高整体装置的使用寿命和测量的精确程度。当第一连接管道内压力脉动增大时，阻隔部件应当通过驱动收件向上移动，此时隔膜延展性更好，同时隔膜与液体接触面积也会降低，往第一腔体内的液体的量也也会增大，会对液体的压力波动的能量吸收的越多；反之，当第一连接管道内压力脉动减小时，阻隔部件应当通过驱动收件向下移动，此时隔膜延展性降低，同时隔膜与液体接触面积也会提高，往第一腔体内的液体的量也会减少，会对液体的压力波动的能量吸收的减少，以提高管道内的压力，保证压力的稳定性。

12、更进一步的，阻隔膜为可以通过气体，第一基体顶部设有通孔，通孔用于将气体排出。阻隔膜可以使气体通过，从而可以使得液体中的气体或者在液压机产生压力过程中部分气泡，可以通过阻隔膜排出，防止液体中的气体或气泡在移动过程中产生气爆或产生紊流，气泡的排出可以防止气泡对部分装置的破坏，提高整体装置的使用寿命。

13、根据本发明一实施例，缓冲固定件包括固定板，固定板水平放置，固定板靠近阻隔膜一侧间隔设有引导板，引导板与固定板通过缓冲件连接；

14、缓冲件包括多个缓冲柱，缓冲柱中空设置，缓冲柱中段折弯设置，缓冲柱环绕设有弹簧。

15、固定板用于对阻隔膜进行固定和移动，保证阻隔膜的位置精确性，同时在固定板一侧设置有缓冲件，缓冲件连接有引导板，阻隔膜紧贴引导板设置。在应对压力波动时，引导板为折弯板折弯板可以吸收更多的能量，可以提高脉冲阻尼器对于压力脉冲的吸收量；当阻隔膜可以通过气体时，引导板可以对液体中的气体和气泡形成引导，使得其可以通过阻隔膜向上引导，降低液体中气体和气泡的含量。

16、此外通过设置有缓冲件，通过缓冲柱和弹簧设置，使得引导板可以在压力波动的冲击下上下移动，以进一步提高对压力波动和冲击的吸收；采用缓冲中中部中空且可以折弯设置，可以进一步提高缓冲柱的压缩能力和还原能力，进一步提高对能量的吸收。

17、根据本发明一实施例，驱动组件包括驱动杆，驱动杆一端连接缓冲固定件，驱动杆另一端连接驱动电机，驱动电机用于控制驱动杆沿其轴线方向移动。

18、通过对驱动组件的设置，通过驱动电机带动驱动杆移动，可以保证驱动杆在不产生自身转动的情况下，精确的把控上升的高度，有利于阻隔组件对于第一基体内的液体的量的多少进行精确的控制，以针对不同的波动有精确的控制，进而可以保证对不同的压力下，保证对液体压力波动的消除明显，进而可以提高整体装置的精确程度。

19、根据本发明一实施例，液压机上设有压力传感器，压力传感器连接驱动组件，压力传感器用于把液压机压力反馈给驱动组件。

20、通过压力传感器的设置，可以将液压机所产生的压力反馈给驱动组件，驱动组件可以根据不同的压力值，进行自我的调整，从而达到对不同的压力值自动调整驱动杆的长短，通过压力传感器的设置可以提精确程度，还可以降低人手工产生的偏差或者有后置的调整，进而对实验产生影响；此外，还可以通过算法的设置，可以不断的更新或调整数据，以提高精确程度。

21、根据本发明一实施例，第一连通管道靠近液体腔处设有稳流组件，稳流组件包括稳流基体，稳流基体中空设置，稳流基体内设有稳流管，稳流管与第一连通管连通，稳流管两端均设有稳流件，稳流件用于连接稳流管和第一连通管，稳流件内同轴固设有稳流环，稳流管弹性设置。

22、经过脉动阻尼器后的液体在进入液体腔之前会进入到稳流组件中，稳流组件包括两个稳流件，稳流件内固设有稳流环，稳流环中部设有小孔，液体会通过小孔流入和流出稳流管，小孔的设置可以进一步降低或消除压力波动；此外，稳流管具有弹性，当液体流经稳流管时，未被消除的压力波动或者紊流所产生的震动和冲击可以对稳流管吸收。通过稳流组件的设置，可以进一步保证液体进入到液体腔时保证稳定，提高整体装置的精度。