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原文传递气体水合物分解速率的测试装置及方法

专利名称：	气体水合物分解速率的测试装置及方法
摘要：	本发明提供了一种气体水合物分解速率的测试装置及方法。该测试装置包括样品容器、校准容器、冷却装置、温度测量装置、气体压力测量装置、真空泵、高压气体储存装置和恒温箱。样品容器、校准容器、高压气体储存装置和真空泵分别经由不同阀门连接至同一连接管道；样品容器、校准容器和连接管道形成一密闭体系，密闭体系位于恒温箱内；温度测量装置和气体压力测量装置分别用于测量连接管道内气体的温度和压力；冷却装置用于调节样品容器内的温度。与现有技术相比，该测试装置模拟海底水合物藏真实储层条件，针对加热开采、降压开采等工艺，模拟测试不同温度压力条件下天然气水合物的分解速率，对开采参数选取和开采方案优化设计提供重要技术支撑。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院
发明人：	黄鑫;贺甲元;张乐;杨伟利;岑学齐;曾皓;杨立红;柴国兴;李晓琦
专利状态：	有效
申请日期：	2021-06-18T00:00:00+0800
发布日期：	2022-12-20T00:00:00+0800
申请号：	CN202110678562.1
公开号：	CN115494212A
代理机构：	北京聿宏知识产权代理有限公司
代理人：	吴大建;张云芳
分类号：	G01N33/22;G;G01;G01N;G01N33;G01N33/22
申请人地址：	100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22号;
主权项：	1.一种气体水合物分解速率的测试装置，其特征在于，包括样品容器、校准容器、冷却装置、温度测量装置、气体压力测量装置、真空泵、高压气体储存装置和恒温箱；所述样品容器、所述校准容器、所述真空泵和所述高压气体储存装置分别连接至同一连接管道；所述样品容器与所述连接管道之间设置有第一阀门、所述校准容器与所述连接管道之间设置有第二阀门、所述真空泵与所述连接管道之间设置有第三阀门、所述高压气体储存装置与所述连接管道之间设置有第四阀门；所述样品容器、所述校准容器和所述连接管道形成一密闭体系，所述密闭体系位于所述恒温箱内，所述真空泵用于排出所述密闭体系内的气体，所述高压气体储存装置内储存有设定压力的气体；所述温度测量装置和所述气体压力测量装置分别用于测量所述连接管道内气体的温度和压力；所述冷却装置用于调节所述样品容器内的温度。 2.根据权利要求1所述的气体水合物分解速率的测试装置，其特征在于，所述冷却装置为冷却池，所述冷却池内装有液氮。 3.根据权利要求1所述的气体水合物分解速率的测试装置，其特征在于，所述高压气体储存装置为高压气瓶，所述高压气瓶内装有甲烷或氮气。 4.根据权利要求1所述的气体水合物分解速率的测试装置，其特征在于，所述温度测量装置包括热电偶温度传感器；所述气体压力测量装置包括扩散硅压力传感器。 5.根据权利要求1所述的气体水合物分解速率的测试装置，其特征在于，所述真空泵和所述高压气体储存装置设置在所述恒温箱外部，所述恒温箱上开设有管道通道，所述真空泵和所述高压气体储存装置与所述恒温箱之间的连接管路穿过所述管道通道。 6.根据权利要求1所述的气体水合物分解速率的测试装置，其特征在于，所述恒温箱包括保温箱体、保温门体、制冷制热单元、主控单元和温度传感器；所述保温箱体和所述保温门体上均设置有保温层，所述温度传感器设置在所述保温箱体内，所述温度传感器用于测量所述保温箱体内的温度并将温度数据传输至所述主控单元，所述主控单元根据所述温度数据控制所述制冷制热单元制冷或制热，以使保温箱体内的温度达到设定温度。 7.根据权利要求1所述的气体水合物分解速率的测试装置，其特征在于，还包括数据处理系统，所述数据处理系统用于采集、储存来自所述温度测量装置和所述气体压力测量装置的温度数据和压力数据，并利用所述温度数据和所述压力数据计算气体水合物的分解速率。 8.一种气体水合物分解速率的测量方法，其特征在于，使用权利要求1-7中任一项所述的气体水合物分解速率的测试装置来测量，包括以下步骤：将装有气体水合物样品的样品容器接入连接管道，并通过冷却装置控制样品容器内的温度，使所述温度低于气体水合物样品的分解温度；开启所述温度测量装置和所述气体压力测量装置，设置恒温箱的设定温度；在所述第四阀门关闭，所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门开启的情况下，开启所述真空泵抽取所述密闭体系内的气体，当所述密闭体系内压力不再变化后，关闭所述第三阀门；打开第四阀门使高压气体储存装置内设定压力的气体进入所述密闭体系内；当所述密闭体系内压力稳定后，关闭第四阀门，记录压力P0；在保持第一阀门开启，第三阀门、第四阀门关闭的情况下，关闭第二阀门，通过冷却装置控制样品容器内的温度，使所述温度高于气体水合物样品的分解温度，气体水合物样品发生分解，样品容器和连接管道中的压力回升；当样品容器和连接管道中的温度与压力不再变化时，记录此时连接管道内的温度T与压力P1；打开第二阀门，使气体水合物分解气部分进入校准容器中，待压力稳定后记录压力P2；通过以下公式计算不同时刻水合物分解气体物质量：其中，n(t)-t时刻水合物分解气体物质量； P(t)-t时刻密闭体系压力； T-密闭体系温度； P0-通入设定压力的气体后样品容器、连接管道、校准容器三部分中气体的压力； P1-气体水合物完全分解后填充样品容器和连接管道两部分的气体压力； P2-气体水合物完全分解后填充样品容器、连接管道以及校准器三部分的气体压力； V0-校准容器的容积；不同时刻水合物的分解速率瞬时数值可通过以下公式计算：其中，r(t)-水合物的实时分解速率； dt-设定的时间间隔； dn(t)-在dt内水合物分解气体物质的量的改变量。 9.根据权利要求8所述的气体水合物分解速率的测量方法，其特征在于，在所述测试装置组装完成之后，通过以下步骤检查所述测试装置的气密性：将所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门打开，关闭第四阀门，开启所述真空泵抽取所述密闭体系内的气体；当所述密闭体系内压力稳定后，关闭所述第三阀门，关闭真空泵；打开第四阀门，使高压气体储存装置内的气体进入所述密闭体系内；当所述密闭体系内压力稳定后，关闭第四阀门；将所述测试装置静置预定时间，若在预定时间内所述密闭体系内的压力不发生变化则说明所述测试装置密封良好。 10.根据权利要求8所述的气体水合物分解速率的测量方法，其特征在于，所述高压气体储存装置内气体的设定压力为1MPa～25MPa。