CN107271323A - 一种水合物分解气体实时测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水合物分解气体实时测量仪。本实验装置利用排水法来测量岩心中水合物分解过程中的气体释放量。装置可控制反应器内温度进行实验，其中岩心中水合物进行分解，排出水利用电子天平测量并利用数据采集器进行实时收集。处理数据绘制岩心中水合物分解过程中分解气体积变化曲线和分解气释放速率随时间的变化曲线。当分解结束可的得到分解结束分解气释放量。后破坏岩心，释放岩心中水合物，测量此时岩心中总水合物分解气释放量。相减两者数值与总水合物分解气释放量比值是分解残余量比重。

Description

一种水合物分解气体实时测量仪
技术领域
本发明涉及水合物分解监测技术领域，是一种岩心中天然气水合物控温分解过程中可实时测量分解气体积并测量分解结束含水合物岩心分解气残余量的装置。
背景技术
目前，人们水合物的开采关注度正逐渐提高，了解水合物的分解状况来指导水合物的开采成为关注的焦点。中国珠江口神狐海域天然气水合物(可燃冰)于2017年5月10日点火试采，起初的开采量很大，但随着时间，开采量的衰减速度也很快，试采第一天便有3.5万立方的开采量，但试采进行31天后总产气量达到21万立方米，平均平均日产6800立方米。积极开展水合物分解情况的研究非常重要。
在实验室中研究岩心内水合物分解状况，对于分析实际地层中水合物的分解状况有指导意义。目前对于水合物分解的动力学研究不够，现一般使用建立模型定性分析，再通过实验定量数据计算模型参数来进行研究。现对分解数据定量测量一般使用复杂的传感器组设计的仪器进行测量。这类仪器较为复杂而且昂贵，这种测量手段不适用于一般实验室的实验研究。为解决该问题，需要设计一种可利用一般实验室器材，结构简单，操作便捷，经济实惠能广泛应用于一般实验条件下的实验仪器。同时调研中发现没有对岩心中水合物分解残余量的测量方面的研究，分解残余量对于现场采收率有一定指导意义，因此设计能够测量水合物分解残余量的装置得以对该项数据进行测量分析有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对现有设施和技术的不完善，提供一种利用排水法收集测量水合物分解气量的水合物分解气体实时测量仪。
本发明的技术方案如下：
一种实时测量分解气体积的实验方法与装置，恒压密闭空间进行水合物分解，水合物体积减小，由于分解气的产生空间内气体体积增加，且气体体积增大量远大于水合物体积分解减少量，认为空间内气体体积增大量为水合物分解气体积。在密闭性连接化学仪器中加入水制造内有气水两相且固定容积的反应-排水容器，以其气相空间部分作为反应装置近似认为内部为恒压密闭空间，可以通过阀门分隔密闭空间分隔多余水相和气相，分隔状态可打开反应装置向其中加入待测含水合物岩心。反应装置连接至排水装置上方，连通状态液柱产生压力对反应装置有抽吸作用，水合物在其中分解，气相向下驱替液相，被驱替水从容器中排出，排出水体积等于空间气体增大体积也等于水合物分解气体积。通过数据采集***采集排出水质量的变化规律即可利用V＝m/ρ计算水的体积从而得出分解气实时体积。恒温水浴箱向反应装置提供所需的恒定温度，再对靠近水相的气相部分对产出气冷凝为统一恒定温度进行排水。反应装置上方连接由阀门隔开的可以储存岩心破坏液的容器，在正常分解完成后可通过打开阀门，利用液体重力将液体注入反应装置但不改变现有装置内气体液体总体积，岩心破坏后内部残余水合物继续分解，残余气以同样方式驱替排出水测量得到分解残余气体积。
附图说明：
图1为根据本发明水合物分解气体实时测量仪的结构示意图。
图中：1—恒压分液漏斗；2，3，8，14—阀门；4，7—具阀门弯接头；5—三口开口反应器；6—恒温水浴箱；9，11，15—密封的导管连接器；10—冷凝管；12—弯接头；13—梨形分液漏斗；16—排水导管；17—烧杯；18—电子天平；19—数据收集器；20—铁架台。
具体实施方式：
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1利用排水法进行水合物分解气量测量实验的原理及实施步骤
连接装置前所有阀门关闭。连接装置前先在恒压分液漏斗1中放入对应检测岩心的岩心破坏液并对顶端封口处理，在梨形分液漏斗13中装入足量水。三口开口反应器5由上方三口反应器盖和下方桶型容器组成，将桶型容器浸入恒温水浴箱6中来控制容器内温度，三口反应器盖向上口中竖直连接恒压分液漏斗1可使注液时岩心破坏液不接触反应器壁竖直落入反应器内，左右两侧口分别连接具阀门弯接头4、具阀门弯接头7。右侧具阀门弯接头7和冷凝管10的一端利用密封的导管连接器9连接对右侧驱替水相的气相冷却为一恒定温度。冷凝管10另一端用同样使用密封的导管连接器11连接弯接头，弯接头10接入梨型分液漏斗13上方接口中并用铁架台20对梨形分液漏斗进行固定，气相由上向下驱替液相。梨形分液漏斗13下方管口利用密封的导管连接器15连接排水导管16，排水导管16深入烧杯17，但不接触烧杯17这是防止排出水流令排水导管16抖动敲击烧杯影响天平读数，且排水导管16管口不能距烧杯17底过近，这是防止排水导管16管口过于接近烧杯10底，导管口中水流对烧杯10底的冲击会影响天平读数。烧杯放置在电子天平18上，电子天平18连接数据收集器19进行实时数据采集。连接好装置，便可进行实验。
进行试验时，需先对装置进行气密性检测，打开阀门8、阀门14，这时整个装置只有梨形分液漏斗下方排水导管16一侧连通外界，这时若排水导管16内无下降的液柱证明装置连接气密性良好。检查完装置气密性，打开恒温水浴箱6对三口开口反应器5进行一段时间的预热，同时冷凝管10内开始通入冷凝液，除去温度对气体体积的影响。后打开阀门3，令排水导管16被液柱充满，继续放水直至烧杯17内液面没过排水导管16管口后关闭阀门3，这是防止实验初期排水导管16管口悬空，水流在空气中加速会对烧杯17进行冲击影响天平读数。为防止在打开三口开口反应器5放入待测岩心过程中梨形分液漏斗中水过量流失，关闭阀门3后关闭阀门8。对电子天平18进行调零，后打开三口开口反应器5将实验含水合物岩心放入。关闭三口开口反应器5后立刻打开阀门8，装置随水合物分解开始排水，电子天平18读数随之变化，同时利用数据收集器对天平读数实时记录，通过数据采集***采集排出水质量的变化规律即可利用V＝m/ρ计算水的体积从而得出分解气实时体积。待天平读数不再变化证明分解完成，记录最终读数作为分解气最大量。此时打开阀门2使恒压分液漏斗1中的岩心破坏液流入三口开口反应器5中，使岩心破坏从而残余水合物进一步分解放气。完成岩心破坏，待天平读数稳定记录天平读数作为分解气总量。分解气残余量比重＝(分解气总量-分解气最大量)/分解气总量。

Claims (9)

1.一种水合物分解气体实时测量仪。主要包括：以恒压分液漏斗为主的岩心破坏装置；以三口开口反应器、恒温水浴箱、冷凝管为主的分解气反应装置；以梨形漏斗、烧杯为主的排水装置，以电子天平、数据采集器为主的数据收集装置。其特征在于：水合物在反应装置内定温分解产气驱替排水装置中水，分解结束用岩心破坏装置破坏岩心对残余气排水，由数据收集装置完成数据采集。
2.根据权利要求1所述的水合物分解气体实时测量仪，其特征在于：三口开口反应器下方浸没于恒温水浴箱，水合物分解的环境温度由水浴温度控制。
3.根据权利要求1所述的水合物分解气体实时测量仪，其特征在于：反应器与梨形漏斗间连接冷凝管对驱替水相的气体冷却为某一恒定温度。
4.根据权利要求1所述的水合物分解气体实时测量仪，其特征在于：反应装置连接至排水装置上方，气相向下驱替液相。
5.根据权利要求1所述的水合物分解气体实时测量仪，其特征在于：气相在排水装置中所驱替的水相的体积即为分解气体积。
6.根据权利要求1所述的水合物分解气体实时测量仪，其特征在于：被驱替的水排出，收集，天平称量，利用V＝m/ρ计算体积。
7.根据权利要求1所述的水合物分解气体实时测量仪，其特征在于：天平连接数据采集器，装置连续排水，天平示数实时变化，可对天平显示数值实时记录。
8.根据权利要求1所述的水合物分解气体实时测量仪，其特征在于：连通的恒压分液漏斗可进行恒压注液。
9.根据权利要求1所述的水合物分解气体实时测量仪，其特征在于：储存岩心破坏液的恒压分液漏斗连接在反应装置上方，打开阀门，破坏液受重力流入反应装置和岩心接触破坏岩心。
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