HW-1型天然气水合物模拟开采模拟装置

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，可以进行精确定量地注入，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，以免烫伤。

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。