SHW-1型天然气水合物开采模拟装置

SHW-1型天然气水合物开采模拟装置 一、实验的目的和意义 天然气水合物开采模拟装置，能够在实验室模拟水合物藏成藏过程，重点研究对比天然气水合物藏的常规开采方法如注热、降压过程的物理模拟、开采机理，探索经济有效的开采方法：通过评价注热开采、降压开采、注抑制剂开采等不同水合物开采方法的综合效益，确定多方法共同开发时，不同开采方法之间的接替时机。解决水合物开采过程气、液在沉淀物中传递规律、温度场的空间分布、水合物分解前沿的推进速度、水合物的分解机理等重大的学术问题：评价不同水合物开采方法的综合效益。 二、实验系统基本结构组成 实验系统包括以下7个主要功能模块：（1）稳压供液模块；（2）稳压供气模块；（3）环境模拟模块；（4）回压控制模块；（5）测量模块；（6）数据采集模块等； 系统中高压模型为核心元件，放置于恒温室内。另外，由稳压供气模块向模型内注入气体，来补充气体或者维持系统压力；稳压供液模块向模型内注入液体，包括水和各种溶液，可以进行定量地注入，并具有加热溶液的功能，在进行水合物开采实验时，利用回压控制模块进行模型出口压力的控制，压力的控制在降压、注热等开采实验中非常关键。开采实验产生的气体和液体通过气液分离器进行分离，然后分别计量。 三、主要技术指标 1、工作压力：0~16MPA，测量精度：0.01MPA 2、工作温度：-10~150℃，控制精度：±1℃ 3、液体流量：0~20ml/min，精度：0.01ml 4、气体流量：0~500ml/min,精度：0.1ml 5、电源：交流380V,50HZ 6、功率：6KW 四、组成系统各部件技术指标 该装置主要用来模拟研究海底天然气水合物的生成及开采过程，主要由以下部件组成。 1、供液系统 供液主要由一台平流泵完成，选用北京卫星厂的平流泵，该泵流量范围0.01~20ml/min,压力范围0~20MPA。 该泵具有计算机通讯接口，可由计算机控制其工作，也可手动操作。 2、储液系统 由3只ZR-3型1000ml/20MPA活塞容器组成。 用于存储驱替介质，并在驱替过程中起压力缓冲作用。 3、液体注入量的计量 利用平流泵计量 设定平流泵的注入瞬时流时，由计算机记录注入时间，计算不同时刻的累积注入量。 4、减压阀 选用TESCOM公司产品，型号44-1812-24，进口压力6000psi，出口压力0~2500psi可调。 5、注入气量计量 采用高压气体质量流量计计量 流量计型号：D07-12M/ZM,瞬时流量量程：500/min 流量积算仪 型号：D08-8M/ZM 注入量由计算机即时采集保存。 6、预热器 用于注入流体的加热，自动控制注入流体的温度。 温控范围：室温~150℃，控制精度±1℃。 7、试验模型管 内有效尺寸φ38×500mm，耐压20MPA，管子中心设计有4套测温装置，用于准确测量温度梯度。 8、高低温恒温箱 内腔尺寸：长700×高450×深450mm，控温范围-10~100℃，温度波动：±1℃，恒温试验箱带有轮子，可以方便移动。 试验模型管，安装在恒温箱内。 9、压力计量 分别计量入口、出口压力，入口、出口压力均采用高精度压力传感器计量，量程25MPA,精度：0.1％F·S。 10、温度计量 将PT100测温探头插入试验管内，保证探头与流体接触口，温度数据由计算机即时采集保存。 11、回压控制系统 用来控制出口压力，采用顶部加载式回压控制器，耐压25MPA，控制精度±0.05MPA，设定压力由精密压表显示。 12、出口计量 出口气体通过气体流量计计量，出口液体通过电子天平计量，数据由计算机采集保存。 气体质量流量计量程：3000sccm 天平量程：2200g，精度0.01g 13、数据采集系统 包括计算机、打印机、采集控制板卡、采集控制电路以及数据采集处理软件等。 适时采集：注入液量，注入气量，压力、压差、温度，产出气量，产出液量变化。 软件在windows7环境下运行，运用VB编程，仪器工作流程显示在界面上，可实验人机对话，操作简单方便。 14、安全报警系统 装置设计超温、超压安全报警系统，当系统过温、过压会自动报警并切断电源。 五、仪器流程 六、安 全 仪器的安全操作涉及到操作者的人生安全和仪器的正常使用寿命，厂家提醒操作者注意如下几点： ※仪器的各内仪表和计算机必须保证正确的电源输入，必须配有自动稳压保护装置。 ※仪器各部保证有良好的接地。 ※仪器管汇各部的压力不高于设计压力，特别不能高于各种检测仪表的量程，使用气体加压时必须格外小心。 ※仪器的阀门设计为手动操作，请按试验步骤预先设计好试验流程走向，任何一阀门的操作错误均可能导致整个试验的失败。 ※系统在高温操作是，必须带有绝缘手套，以免。 七、安 装 仪器出厂时已全部安装就绪，并经过实际测试。为了方便包装运输，仪器分成不同部分包装，安装时请仔细参阅流程图。 安装工作也可由厂方技术人员和用户共同完成，以便用户进一步熟悉仪器，便于日后正常维护。 八、基本操作 1、岩样准备 （1）将模型管内填沙，压实。 （2）测量岩样的几何尺寸：长度（L）、直径（D）。 （3）岩样气体渗透率测定按SY/T5336进行。 （4）岩样抽空饱和油（水），称湿重，计算岩样孔隙体积。 2、流程准备 保证储液容器、各种泵内液体充足，不足时请添加。 3、预热器加温 打开面板上预热器加热开关，在其控温仪上设定需加热的温度，控温仪自动控制恒温箱加热，至所需温度恒温。 温控仪温度设定方法详见温控仪使用说明书。 停止加热只需将加热开关断开，或将温控仪表温度设定到低于环境温度。 4、恒温箱温度控制 打开面板上恒温箱电源开关，在其控温仪上设定需的温度，温控仪自动控制恒温箱工作，至所需温度恒温。当设定温度高于环境温度，恒温箱加热，当设定温度低于环境温度，恒温箱制冷。 恒温箱温度设定方法详见温控仪使用说明书。 停止恒温箱工作只需将加热开关断开。 5、平流泵使用方法详见其说明书。 6、质量流量控制器使用方法详见其说明书 7、天平使用方法详见其说明书。 8、实验评价 各种试验方法详见其实验评价行业标准。 九、维 护 电子天平要避免强烈震动，切不可过载，其详细的注意事项请阅读天平说明书。 本仪器所配计算机为仪器的控制器，切忌乱拷软件，尤其是来历不明的U盘，计算机病毒可能会导致控制及数据采集的混乱和错误。 仪器所有与液体接触的部分均为不锈钢材质，有一定的抗腐蚀能力，但并非一劳永逸。对流程管汇部分需经常清洗，尤其是注完酸或其他强腐蚀液体后要立即用清水清洗。流程长时期不用时，流程管汇内注满油或用高压气吹干，以防锈蚀。 长期使用会造成对流程密封件的正常破损，影响密封性能，所以，建议定期对仪器进行耐压试验，对仪器的泄露部分更换密封件，对经常使用者其周期以3个月为宜。