一种成岩类天然气水合物的制备装置及制备方法转让专利
申请号 : CN201910611631.X
文献号 : CN110305705B
文献日 : 2021-04-09
发明人 : 朱珊珊 , 王路 , 施雷庭 , 汪士凯 , 陈洪 , 舒政 , 叶仲斌
申请人 : 西南石油大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种用成岩类天然气水合物装置制备天然气水合物的方法,其特征在于,包括天然气气瓶、真空泵、冷水储存罐、液压机和天然气水合物合成装置,水槽、注水泵、高压雾化器顺次连接,天然气气瓶、气体增压泵、高压雾化器顺次连接,高压雾化器安装于天然气水合物合成装置的合成反应器内,冷水存储罐、预冷系统、冷水循环泵顺次连接,冷水循环泵与天然气水合物合成装置的壳体空腔连接,壳体空腔的出口连接冷水存储罐入口,液压机的液压杆及端部设置于合成反应器内,所述高压雾化器还与真空泵相连;
并且,其制备方法采用如下步骤:
步骤1.根据模拟实际地层来选择不同粒径的砂砾,将选择好的砂砾,加入到天然气水合物合成装置中的合成反应器中;
步骤2.将液压机上液压杆及端部的液压活塞从天然气水合物合成装置盖上的孔洞安装到合成反应器中;
步骤3.将天然气水合物合成装置盖安装到天然气水合物合成装置上,并将四角的固定螺母安装固定;
步骤4.使用真空泵对合成反应器抽真空处理;
步骤5.打开冷水循环泵,使冷水储存罐中冷水依次通过冷却系统进入天然气水合物合成装置壳体空腔中,对其进行降温处理,设置的温度可根据实际需要模拟地层的温度进行设定;
步骤6.打开注水泵,使水槽中的水进入到合成反应器中,与原有砂砾充分混合;
步骤7.根据实际需要模拟地层的压力条件设置气体增压泵的压力,将天然气气瓶中天然气通过气体增压泵通入合成反应器内;
步骤8.待充分反应一定时间后,打开液压机,通过液压机向合成反应器内施加压力,可加速形成一定形状的天然气水合物;
步骤9.停止合成反应,打开合成反应器螺纹盖,即可取出成岩类天然气水合物。
2.根据权利要求1所述的用成岩类天然气水合物装置制备天然气水合物的方法,其特征在于,在合成反应前,在合成反应器内放入一定量的砂砾。
3.根据权利要求1所述的用成岩类天然气水合物装置制备天然气水合物的方法,其特征在于,合成反应器为空心容器,具体形状根据需要定制。
4.根据权利要求1所述的用成岩类天然气水合物装置制备天然气水合物的方法,其特征在于,还包括天然气水合物合成装置盖,安装在天然气水合物合成装置上,并且在天然气水合物合成装置盖的四角设有用于固定螺母安装的孔。
5.根据权利要求1所述的用成岩类天然气水合物装置制备天然气水合物的方法,其特征在于,所述液压杆端部为液压活塞,液压活塞上安装有密封橡胶圈。
6.根据权利要求1或5所述的用成岩类天然气水合物装置制备天然气水合物的方法,其特征在于,所述液压活塞的直径略小于合成反应器的内径。
7.根据权利要求1所述的用成岩类天然气水合物装置制备天然气水合物的方法,其特征在于,所述的水槽通过进水管与水槽连接,进水管与注水泵连接的管路上安装有预冷系统a。
8.根据权利要求1或7所述的用成岩类天然气水合物装置制备天然气水合物的方法,其特征在于,还包括进气管、预冷系统b,进气管进口端与天然气气瓶连接,出口端安装在预冷系统b上,预冷系统b出口端与气体增压泵连接,在气体增压泵与高压雾化器连接的管路上还设有压力传感器。
9.根据权利要求7所述的用成岩类天然气水合物装置制备天然气水合物的方法,其特征在于,所述预冷系统a与冷水循环泵之间的管路上安装有温度计。
说明书 :
一种成岩类天然气水合物的制备装置及制备方法
技术领域
背景技术
冻土中,由天然气与水在高压(>10MPa)低温(<10℃)条件下形成的类冰状的结晶物质,它
是一种天然气与水的非化学计量笼形物。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和
0.8立方米的水。开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气
体。在高压下,甲烷气水包合物在18℃的温度下仍能维持稳定。一般的甲烷气水化合物组成
为1摩尔的甲烷及每5.75摩尔的水,然而这个比例取决于多少的甲烷分子“嵌入”水晶格各
3
种不同的包覆结构中。据观测的密度大约在0.9cm&sup。一升的甲烷气水包合物固体,在标
准状况下,平均包含168升的甲烷气体。
础,即水、小分子烃类物质;(2)需要满足一定温度(<10℃)和压力(>10MPa)的条件;(3)存
在结晶中心,使水合物具有生长发展的基础。
成岩类天然气水合物。
发出了一些专利技术用于天然气水合物的合成工艺。例如,中国发明专利“块状可燃冰的连
续制备装置及其制备方法”CN108192684A,设计出了一种可以一边生成一边取出的人造天
然气水合物的装置,还例如发明专利“一种水合物快速合成装置”CN106010698,利用喷淋装
置联合鼓泡法快速合成天然气水合物。日本专利JP2005263825A与美国专利US8354565B1,
均将水与天然气混合后,经高压泵由射流器喷射进入反应器中,直接或在搅拌器搅拌装置
下生成天然气水合物。中国专利“一种喷雾强化水合物连续制备装置”CN200951393Y,利用
雾化器从反应器顶部喷嘴雾化水,已生成天然气水合物。
化学驱替换天然气水合物中的甲烷,从而模拟真实自然条件进行天然气水合物的开采,可
得到相应需要的实验数据,进一步制定在自然条件下开采天然气水合物的方案。
发明内容
供数据支持。
次连接,天然气气瓶、进气管、预冷系统、气体增压泵、高压雾化器顺次连接,气体增压泵与
高压雾化器连接的管路上安装有压力传感器,所述高压雾化器安装于天然气水合物合成装
置的合成反应器内,所述冷水储存罐、预冷系统、冷水循环泵顺次连接,所述冷水循环泵与
天然气水合物合成装置壳体内的空腔连通,空腔出口与冷水储存罐连通,温度计安装在预
冷系统、冷水循环泵之间的管路上,液压机的液压杆及压杆端部的液压活塞设置在天然气
水合物合成装置中合成反应器内,所述真空泵与高压雾化器连通。
需要实际模拟地层的温度进行设定;
置中的合成反应器中;
成一定形状的天然气水合物;
不同含沙量、不同甲烷与与水比例的天然气水合物。
水合物,则可以制成成岩类天然气水合物。与现有技术中的同时通入水和天然气相比,不会
造成生成的天然气水合物不能与砂砾成分的混合。
附图说明
器螺纹盖、11‑温度计、12‑冷水循环泵、13‑预冷系统c、14‑冷水储存罐、15‑真空泵a、16‑真
空泵b、17‑水槽、18‑进水管、19‑预冷系统a、20‑注水泵、21‑压力传感器、22‑气体增压泵、
23‑预冷系统b、24‑进气管、25‑天然气气瓶、26‑高压雾化器。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
a19、注水泵20、高压雾化器26顺次连接,天然气气瓶25、进气管24、预冷系统b23、气体增压
泵22、高压雾化器26顺次连接,气体增压泵22与高压雾化器26连接的管路上安装有压力传
感器21,所述高压雾化器26安装于天然气水合物合成装置7的合成反应器8内,所述冷水储
存罐14、预冷系统C13、冷水循环泵12顺次连接,温度计11安装在预冷系统C13、冷水循环泵
14之间的管路上,所述冷水循环泵12与天然气水合物合成装置7壳体内的空腔连通,空腔出
口与冷水储存罐14连通,液压机1的液压杆2及压杆端部的液压活塞5设置在天然气水合物
合成装置7中合成反应器8内,所述真空泵(a15/b16)与高压雾化器26连通。
气体增压泵22增压进入到合成反应器8中。通过冷水循环泵12,对天然气水合物合成装置7
进行降温处理。上述过程即可达到天然气水合物形成所需要的物质条件和外部条件,及对
应的压力和温度。
对应处,将液压机1的液压杆2的液压活塞5从天然气水合物合成装置盖4上对应的孔洞伸入
到天然气水合物合成装置7的合成反应器8中,再将天然气水合物合成装置盖4安装到天然
气水合物合成装置7上,并将四角的固定螺母3安装固定,营造密闭环境,使用真空泵(a15,
b16)排空合成反应器8内的空气。
反应器8中。并且在通入水和天然气的过程中,通过冷水循环泵12,使冷水储存罐14中冷水
进入到天然气水合物合成装置7的壳体的空腔中循环。
力,可加快形成一定形状的成岩类天然气水合物。
应的时间。
合成装置7壳体的空腔中的冷水通过冷水循环泵12、预冷系统C13和温度计11控制,使合成
反应器8内的温度一直保持在设定的温度内。天然气水合物合成装置7外部用隔热材料保护
以降低能耗。
可根据实际需要模拟地层的温度进行设定;
合成反应器8中,
成一定形状的成岩类天然气水合物;
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;
而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。