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。

1. 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。

1. 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。

1. 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。

1. 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。

1. 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℃。

1. 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。

1. 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。

1. 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。

1. 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。

1. 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。

1. 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

1. 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。

1. 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。