SHW-1型天然氣水合物開采模擬裝置

一、實驗的目的和意義

天然氣水合物開采模擬裝置，能夠在實驗室模擬水合物藏成藏過程，重點研究對比天然氣水合物藏的常規開采方法如注熱、降壓過程的物理模擬、開采機理，探索經濟有效的開采方法：通過評價注熱開采、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時，不同開采方法之間的接替時機。解決水合物開采過程氣、液在沉淀物中傳遞規律、溫度場的空間分布、水合物分解前沿的推進速度、水合物的分解機理等重大的學術問題：評價不同水合物開采方法的綜合效益。

二、實驗系統基本結構組成

實驗系統包括以下7個主要功能模塊：（1）穩壓供液模塊；（2）穩壓供氣模塊；（3）環境模擬模塊；（4）回壓控制模塊；（5）測量模塊；（6）數據采集模塊等；

系統中高壓模型為核心元件，放置于恒溫室內。另外，由穩壓供氣模塊向模型內注入氣體，來補充氣體或者維持系統壓力；穩壓供液模塊向模型內注入液體，包括水和各種溶液，可以進行精確定量地注入，并具有加熱溶液的功能，在進行水合物開采實驗時，利用回壓控制模塊進行模型出口壓力的控制，壓力的控制在降壓、注熱等開采實驗中非常關鍵。開采實驗產生的氣體和液體通過氣液分離器進行分離，然后分別計量。

三、主要技術指標

1. 工作壓力：0~16MPA，測量精度：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、組成系統各部件技術指標

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

1. 供液系統

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

該泵具有計算機通訊接口，可由計算機控制其工作，也可手動操作。

1. 儲液系統

由3只ZR-3型1000ml/20MPA活塞容器組成。

用于存儲驅替介質，并在驅替過程中起壓力緩沖作用。

1. 液體注入量的計量

利用平流泵計量

設定平流泵的注入瞬時流時，由計算機記錄注入時間，計算不同時刻的累積注入量。

1. 減壓閥

選用TESCOM公司產品，型號44-1812-24，進口壓力6000psi，出口壓力0~2500psi可調。

1. 注入氣量計量

采用高壓氣體質量流量計計量

流量計型號：D07-12M/ZM,瞬時流量量程：500/min

流量積算儀 型號：D08-8M/ZM

注入量由計算機即時采集保存。

1. 預熱器

用于注入流體的加熱，自動控制注入流體的溫度。

溫控范圍：室溫~150℃，控制精度±1℃。

1. 試驗模型管

內有效尺寸φ38×500mm，耐壓20MPA，管子中心設計有4套測溫裝置，用于準確測量溫度梯度。

1. 高低溫恒溫箱

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

試驗模型管，安裝在恒溫箱內。

1. 壓力計量

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

1. 溫度計量

將PT100測溫探頭插入試驗管內，保證探頭與流體接觸口，溫度數據由計算機即時采集保存。

1. 回壓控制系統

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

1. 出口計量

出口氣體通過氣體流量計計量，出口液體通過電子天平計量，數據由計算機采集保存。

氣體質量流量計量程：3000sccm

天平量程：2200g，精度0.01g

1. 數據采集系統

包括計算機、打印機、采集控制板卡、采集控制電路以及數據采集處理軟件等。

適時采集：注入液量，注入氣量，壓力、壓差、溫度，產出氣量，產出液量變化。

軟件在windows7環境下運行，運用VB編程，儀器工作流程顯示在界面上，可實驗人機對話，操作簡單方便。

1. 安全報警系統

裝置設計超溫、超壓安全報警系統，當系統過溫、過壓會自動報警并切斷電源。