水合物模拟生成装置的制作方法

本实用新型涉及石油天然气储运技术，尤其涉及一种水合物模拟生成装置。

背景技术：

天然气水合物是以甲烷为主的轻烃和非烃组分在一定温度和压力条件下与水分子结合形成的笼状似冰固体化合物。水分子通过氢键结合形成部分多面体的笼，气体分子在范德华力作用下被包围在晶格之中。

目前，天然气输送的主要方式是管道输送，天然气管线投产运行过程中，需注入水进行试压，正常运行后仍有部分的水残留；并且，天然气夹带入管线的水也在管道内凝聚。天然气在输送过程中，由于受高速流动、搅动、高压脉动等因素的影响，在管道弯头、调压器、孔板、粗糙管壁等位置易形成水合物。水合物一旦形成后，就会减少管道的流通面积，产生节流，加速水合物的进一步形成。水合物不仅可能导致管道堵塞，也可造成与管道相连的分离设备和仪表的堵塞，严重威胁输送安全。

鉴于水合物对天然气管道输送的影响，研究水合物的生成条件对预防水合物的生成具有重要的指导意义。

技术实现要素：

为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种水合物模拟生成装置，利用本实用新型的装置可以更好的了解水合物的生成条件，从而对预防水合物在管道内的生成具有重要的指导意义。

本实用新型提供一种水合物模拟生成装置，包括原料水存储装置、原料气存储装置、可视化设备和反应设备；所述反应设备内形成有用于进行水合物生成反应的反应腔，且所述反应设备整体位于加热装置内；所述原料水存储装置和原料气存储装置通过第一进料管道与所述反应设备相连，所述第一进料管道上设有第一调节阀，相比于所述原料水存储装置和原料气存储装置与所述第一进料管道的连接点，所述第一调节阀更靠近所述反应设备；所述反应设备连接有第一出料管道，所述第一出料管道上设有第一压力表；所述可视化设备与所述反应设备的反应腔相连，用于观察所述反应腔内的状态。

如上所述的水合物模拟生成装置，可选的，所述第一出料管道上还设有泄压阀。

如上所述的水合物模拟生成装置，可选的，所述可视化设备包括摄像头和与所述摄像头相连的射频输出系统，所述反应设备的表面设有可视化窗口，所述摄像头通过所述可视化窗口观察所述反应腔内的状态。

如上所述的水合物模拟生成装置，可选的，所述可视化窗口为蓝宝石可视窗口。

如上所述的水合物模拟生成装置，可选的，还设有抑制剂存储装置，所述抑制剂存储装置通过第一进料管道连接所述反应设备，所述抑制剂存储装置与所述第一进料管道的连接点位于所述第一调节阀与所述反应设备之间，所述第一进料管道上还设有第一截止阀，所述第一截止阀位于所述抑制剂存储装置与所述第一进料管道的连接点和所述反应设备之间。

如上所述的水合物模拟生成装置，可选的，所述原料水存储装置、原料气存储装置和抑制剂存储装置均为驱替泵。

如上所述的水合物模拟生成装置，可选的，还设有细管驱替装置，所述细管驱替装置位于所述加热装置内，所述细管驱替装置包括螺旋状的细导管，所述细管驱替装置通过第二进料管道与所述第一进料管道相连，所述第二进料管道与所述第一进料管道的连接点位于所述第一调节阀和第一截止阀之间，所述第二进料管道上设有第二截止阀和第二压力表，所述细管驱替装置还连接有第二出料管道。

如上所述的水合物模拟生成装置，可选的，还设有连接所述第一出料管道和第二出料管道的回收管道，所述回收管道的末端连接有回收装置。

如上所述的水合物模拟生成装置，可选的，所述回收管道上还设有压力控制装置。

如上所述的水合物模拟生成装置，可选的，所述压力控制装置包括回压阀和连接所述回压阀的驱替泵，所述回压阀设置在所述回收管道上，所述驱替泵与所述回压阀之间设有第三压力表。

本实用新型提供的水合物模拟生成装置，包括原料水存储装置、原料气存储装置、可视化设备和反应设备；反应设备内形成有用于进行水合物生成反应的反应腔，且反应设备整体位于加热装置内；原料水存储装置和原料气存储装置通过第一进料管道与反应设备相连，第一进料管道上设有第一调节阀，相比于原料水存储装置和原料气存储装置与第一进料管道的连接点，第一调节阀更靠近反应设备；反应设备连接有第一出料管道，第一出料管道上设有第一压力表；可视化设备与反应设备的反应腔相连，用于观察反应腔内的状态。本实用新型通过原料水存储装置和原料气存储装置为反应设备提供水合物反应的原料，第一调节阀可以控制进入反应设备内的原料的速度和压力，压力可通过第一压力表观察，加热装置可以调节反应设备内水合物生成的温度，工作人员可通过可视化设备对水合物的生成过程进行观察，并通过加热装置和第一压力表了解水合物生成时的压力和温度。利用本实用新型的装置可以模拟水合物的生成过程，了解水合物的特性，对预防水合物在管道内的生成具有重要的指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；

图2为本实用新型另一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；

图3为本实用新型再一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；

图4为本实用新型又一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；

图5为本实用新型又一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；

图6为本实用新型又一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图。

附图标记：

10-原料水存储装置； 20-原料气存储装置；

30-可视化设备； 31-摄像头；

32-射频输出系统； 40-反应设备；

41-可视化窗口； 50-加热装置；

60-第一进料管道； 61-第一调节阀；

62-第一截止阀； 70-第一出料管道；

71-第一压力表； 72-泄压阀；

80-抑制剂存储装置； 90-细管驱替装置；

100-第二进料管道； 101-第二截止阀；

102-第二压力表； 110-第二出料管道；

120-回收管道； 130-回收装置；

140-压力控制装置； 141-回压阀；

142-驱替泵； 143-第三压力表。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

天然气水合物是以甲烷为主的轻烃和非烃组分在一定温度和压力条件下与水分子结合形成的笼状似冰固体化合物。水分子通过氢键结合形成部分多面体的笼，气体分子在范德华力作用下被包围在晶格之中。

目前，天然气输送的主要方式是管道输送，天然气管线投产运行过程中，需注入水进行试压，正常运行后仍有部分的水残留；并且，天然气夹带入管线的水也在管道内凝聚。天然气在输送过程中，由于受高速流动、搅动、高压脉动等因素的影响，在管道弯头、调压器、孔板、粗糙管壁等位置易形成水合物。水合物一旦形成后，就会减少管道的流通面积，产生节流，加速水合物的进一步形成。水合物不仅可能导致管道堵塞，也可造成与管道相连的分离设备和仪表的堵塞，严重威胁输送安全。

鉴于水合物对天然气管道输送的影响，研究水合物的生成条件对预防水合物的生成具有重要的指导意义。

为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种水合物模拟生成装置，利用本实用新型的装置可以更好的了解水合物的生成条件，从而对预防水合物在管道内的生成具有重要的指导意义。

下面将结合附图详细的对本实用新型的内容进行描述，以使本领域技术人员能够更加详细的了解本实用新型的内容。

实施例一

图1为本实用新型一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；请参照图1。本实施例提供一种水合物模拟生成装置，包括原料水存储装置10、原料气存储装置20、可视化设备30和反应设备40；反应设备40内形成有用于进行水合物生成反应的反应腔，且反应设备40整体位于加热装置50内；原料水存储装置10和原料气存储装置20通过第一进料管道60与反应设备40相连，第一进料管道60上设有第一调节阀61，相比于原料水存储装置10和原料气存储装置20与第一进料管道60的连接点，第一调节阀61更靠近反应设备40；反应设备40连接有第一出料管道70，第一出料管道70上设有第一压力表71；可视化设备30与反应设备40的反应腔相连，用于观察反应腔内的状态。

具体的，本实施例中原料水存储装置10和原料气存储装置20均可选用现有技术中任意适宜的装置，本实施例中，原料水存储装置10和原料气存储装置20均为驱替泵。原料气和原料水也可以根据需要进行选择，例如，在一个可选的实施方式中，原料水可以为地层水，原料气可以为天然气，这样可以更好的模拟天然气在运输过程中水合物的生成。原料水存储装置10和原料气存储装置20均具有一定的压力，在其出口处可以设置专门的阀门用于控制其开闭和流出速度。反应设备40应能够承受一定的温度和压力，反应设备40内部具有较大的反应腔以进行水合物生成反应。反应设备40整体位于加热装置50内部，加热装置50可以为反应设备40提供水合物反应时所需要的温度，加热装置50表面设有温度调节旋钮等相关设施。

本实施例中，原料水存储装置10和原料气存储装置20通过第一进料管道60与反应设备40相连，第一进料管道60上设有第一调节阀61，第一调节阀61用于调节进入反应设备40中的原料水和原料气的流速，进而控制反应设备40内的压力。相比于原料水存储装置10和原料气存储装置20与第一进料管道60的连接点，第一调节阀61更靠近反应设备40设置。反应设备40连接有第一出料管道70，第一出料管道70上设有第一压力表71，第一压力表71可以显示出反应设备40中的压力状况。

可视化设备30与反应设备40的反应腔相连，用于观察反应腔内的状态。本实施例中，可视化设备30包括摄像头31和与摄像头31相连的射频输出系统32，反应设备40的表面设有可视化窗口41，摄像头31通过可视化窗口41观察反应腔内的状态，摄像头31拍摄到的反应腔内的画面可以实时呈现在射频输出系统32的显示屏幕上，以便与工作人员对水合物生成过程的观察。

本实施例中可视化窗口41可根据需要进行选择，在一个可选的实施方式中，可视化窗口41为蓝宝石可视窗口。

本实施例在使用时，工作人员可以通过加热装置50和第一调节阀61控制反应设备40中的温度和压力，并通过可视化设备30观察水合物在不同温度和压力状况下的生成情况，进而了解水合物的生成特性。

本实施例提供的水合物模拟生成装置，包括原料水存储装置10、原料气存储装置20、可视化设备30和反应设备40；反应设备40内形成有用于进行水合物生成反应的反应腔，且反应设备40整体位于加热装置50内；原料水存储装置10和原料气存储装置20通过第一进料管道60与反应设备40相连，第一进料管道60上设有第一调节阀61，相比于原料水存储装置10和原料气存储装置20与第一进料管道60的连接点，第一调节阀61更靠近反应设备40；反应设备40连接有第一出料管道70，第一出料管道70上设有第一压力表71；可视化设备30与反应设备40的反应腔相连，用于观察反应腔内的状态。本实施例通过原料水存储装置10和原料气存储装置20为反应设备40提供水合物反应的原料，第一调节阀61可以控制进入反应设备40内的原料的速度和压力，压力可通过第一压力表71观察，加热装置50可以调节反应设备40内水合物生成的温度，工作人员可通过可视化设备30对水合物的生成过程进行观察，并通过加热装置50和第一压力表71了解水合物生成时的压力和温度。利用本实施例的装置可以模拟水合物的生成过程，了解水合物的特性，对预防水合物在管道内的生成具有重要的指导意义。

进一步地，图2为本实用新型另一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；请参照图2。可选的，第一出料管道70上还设有泄压阀72，通过打开泄压阀72可以将反应设备40内的压力排泄出，以使水合物重新变成原料气和原料水，便于水合物从反应设备40内排出。

实施例二

图3为本实用新型再一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；请参照图3。本实施例提供一种水合物模拟生成装置，与上述实施例一不同的是，本实施例的水合物模拟生成装置还设有抑制剂存储装置80，抑制剂存储装置80通过第一进料管道60连接反应设备40，抑制剂存储装置80与第一进料管道60的连接点位于第一调节阀61与反应设备40之间，第一进料管道60上还设有第一截止阀62，第一截止阀62位于抑制剂存储装置80与第一进料管道60的连接点和反应设备40之间。

具体的，本实施例中的抑制剂存储装置80可根据需要进行选择，例如可选为驱替泵等设备。抑制剂存储装置80中的抑制剂可选用生产中常用的抑制剂，例如醇类抑制剂(如甲醇、乙二醇等)或电解质抑制剂(如氯化钙等)，本实施例对此不做进一步限定。抑制剂存储装置80也通过第一进料管道60连接反应设备40，抑制剂存储装置80与第一进料管道60的连接点位于第一调节阀61与反应设备40之间，第一进料管道60上还设有第一截止阀62，第一截止阀62位于抑制剂存储装置80与第一进料管道60的连接点和反应设备40之间。可以通过第一截止阀62控制抑制剂和原料气、原料水的加入。

本实施例在使用时，可以在反应设备40中生成一定的水合物后关闭第一调节阀61并打开第一截止阀62，使得抑制剂进入反应设备40中，以观察抑制剂对水合物的抑制情况；此外，还可以通过同时打开第一调节阀61和第一截止阀62观察在动态条件下抑制剂对水合物生成的抑制效果。

本实施例提供的水合物模拟生成装置，包括原料水存储装置10、原料气存储装置20、可视化设备30和反应设备40；反应设备40内形成有用于进行水合物生成反应的反应腔，且反应设备40整体位于加热装置50内；原料水存储装置10和原料气存储装置20通过第一进料管道60与反应设备40相连，第一进料管道60上设有第一调节阀61，相比于原料水存储装置10和原料气存储装置20与第一进料管道60的连接点，第一调节阀61更靠近反应设备40；反应设备40连接有第一出料管道70，第一出料管道70上设有第一压力表71；可视化设备30与反应设备40的反应腔相连，用于观察反应腔内的状态。本实施例通过原料水存储装置10和原料气存储装置20为反应设备40提供水合物反应的原料，第一调节阀61可以控制进入反应设备40内的原料的速度和压力，压力可通过第一压力表71观察，加热装置50可以调节反应设备40内水合物生成的温度，工作人员可通过可视化设备30对水合物的生成过程进行观察，并通过加热装置50和第一压力表71了解水合物生成时的压力和温度。利用本实施例的装置可以模拟水合物的生成过程，了解水合物的特性，对预防水合物在管道内的生成具有重要的指导意义。

实施例三

图4为本实用新型又一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；请参照图4。本实施例提供一种水合物模拟生成装置，与上述实施例二不同的是，本实施例的水合物模拟生成装置还设有细管驱替装置90，细管驱替装置90位于加热装置50内，细管驱替装置90包括螺旋状的细导管，细管驱替装置90通过第二进料管道100与第一进料管道60相连，第二进料管道100与第一进料管道60的连接点位于第一调节阀61和第一截止阀62之间，第二进料管道100上设有第二截止阀101和第二压力表102，细管驱替装置90还连接有第二出料管道110。

本实施例中，细管驱替装置90由螺旋状的细导管构成，原料气和原料水在导管内流动以此来模拟天然气在管道内的流动状态，导管的粗细可根据需要进行选择。

使用本实施例的水合物模拟生成装置时，可以通过关闭第一截止阀62并打开第二截止阀101使得原料气、原料水和水合物抑制剂能够进入细管驱替装置90中。可以控制仅进入原料气和原料水模拟水合物在天然气管道内的生成情况，并根据第二压力表102的状态(管道堵塞时第二压力表102的压力指数会显著上升)判断何时会产生管道的堵塞，以此来了解水合物堵塞管道的时间。还可以通过同时通入原料气、原料水和水合物抑制剂的方式，模拟在加入水合物抑制剂后水合物堵塞管道的时间。

本实施例提供的水合物模拟生成装置，包括原料水存储装置10、原料气存储装置20、可视化设备30和反应设备40；反应设备40内形成有用于进行水合物生成反应的反应腔，且反应设备40整体位于加热装置50内；原料水存储装置10和原料气存储装置20通过第一进料管道60与反应设备40相连，第一进料管道60上设有第一调节阀61，相比于原料水存储装置10和原料气存储装置20与第一进料管道60的连接点，第一调节阀61更靠近反应设备40；反应设备40连接有第一出料管道70，第一出料管道70上设有第一压力表71；可视化设备30与反应设备40的反应腔相连，用于观察反应腔内的状态。本实施例通过原料水存储装置10和原料气存储装置20为反应设备40提供水合物反应的原料，第一调节阀61可以控制进入反应设备40内的原料的速度和压力，压力可通过第一压力表71观察，加热装置50可以调节反应设备40内水合物生成的温度，工作人员可通过可视化设备30对水合物的生成过程进行观察，并通过加热装置50和第一压力表71了解水合物生成时的压力和温度。利用本实施例的装置可以模拟水合物的生成过程，了解水合物的特性，对预防水合物在管道内的生成具有重要的指导意义。

图5为本实用新型又一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；请参照图5。进一步地，本实施例的水合物模拟生成装置还设有连接第一出料管道70和第二出料管道110的回收管道120，回收管道120的末端连接有回收装置130。回收装置130可以将试验反应后的原料气和原料水收集起来，防止造成污染。

图6为本实用新型又一实施例提供的水合物模拟生成装置的结构简图；请参照图6。进一步地，回收管道120上还设有压力控制装置140。压力控制装置140包括回压阀141和连接回压阀141的驱替泵142，驱替泵142用于设置回压阀141的可承受压力。回压阀141设置在回收管道120上，当系统内的压力大于回压阀141的设定压力值时，回压阀141导通，使得第一出料管道70和第二出料管道110与回收管道120相连。驱替泵142与回压阀141之间设有第三压力表143。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。