一种天然气水合物热水分解前缘超声波监测系统的制作方法

本实用新型涉及油气开发勘探领域，尤其涉及一种天然气水合物热水分解前缘超声波监测系统。

背景技术：

随着陆上石油石化能源的日益枯竭，人类在不断寻找新的能源。天然气水合物作为一种重要而清洁的潜在能源，正受到各国科学家和各国政府的重视。独特的晶体结构与分子空间构型决定了天然气水合物独特的高浓集气体的能力，单位体积天然气水合物可释放出160 ～ 180 倍体积甲烷气体。据估算，9O% 的海洋具备天然气水合物的赋存条件。据此，目前估算全球天然气水合物含碳量为全球化石燃料（石油、天然气和煤）含碳量的两倍。从这个意义上说，天然气水合物成为22 世纪清洁高效的替代性能源资源基本属于不争的事实，天然气水合物矿藏的发现、勘探、开发与研究极具价值。

天然气水合物在地层储存环境（低温、高压）下以固体状态存在，而在开采过程中由于减压或升温的原因，将分解成水和天然气。天然气水合物的开发必须控制固体向液体、气体的分解，控制采收过程中分解的气体和水会再次形成天然气水合物。这是天然气水合物开采的技术难点。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种天然气水合物热水分解前缘超声波监测系统，能够解决研究天然气水合物在热水分解前缘难以详细的监测天然气水合物分解状态的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种天然气水合物热水分解前缘超声波监测系统，其创新点在于：包括发生器机构、填砂水合物模型、注气机构、超声波监测机构和气液分离机构；

所述发生器机构设置在填砂水合物模型的输入端，所述发生器机构包括注入泵、蒸汽发生器和热水发水器；所述蒸汽发生器和热水发水器并联设置，蒸汽发生器的两端和热水发水器的两端分别设置有控制阀；所述注入泵连接在并联后的蒸汽发生器和热水发水器的一端，并联后的蒸汽发生器和热水发水器的另一端连接在填砂水合物模型的输入端；

所述填砂水合物模型设置在一制冷舱内；所述填砂水合物模型包括模型管和水平井网；所述模型管中设置有一容纳水平井网的容纳腔，模型管的两端分别设置有输入端与输出端；所述超声波监测机构包括声波探头和声波发生器，所述填砂水合物模型的输入端与输出端分别设置有声波探头且声波探头与声波发生器相连；所述水平井网的一端设置在模型管的容纳腔中与模型管的输入端相连；

所述注气机构设置在填砂水合物模型的模型管输入端的旁侧，所述注气机构包括空压机、增压泵、储气罐、调压阀和定容室；所述空压机、增压泵、储气罐和调压阀依次串联后连接在填砂水合物模型上；所述定容室并联在调压阀与填砂水合物模型的输入端之间；

所述气液分离机构与模型管的输出端相连，气液分离机构包括输出阀、气液分离器、回压阀和缓冲罐；所述输出阀的一端与模型管的输出端相连，输出阀的另一端与气液分离器串联；所述回压阀的一端与气液分离器串联，回压阀的另一端为该模拟填砂模型系统的出口；所述缓冲罐与回压阀并联，所述缓冲罐与回压阀并联的管路上还并联有一手摇泵。

进一步的，所述填砂水合物模型的模型管上垂直设置有若干延伸至模型管内的测温探头。

进一步的，所述模型管的输入端设置有一注入压力测试表，模型管的输出端在输出阀与气液分离器之间设置有一输出压力测试表。

进一步的，所述制冷舱模拟温度：-20～120C°，围压制冷温度：-20～80C°，模拟压力≤32MPa，声波发生器的声时精度：0.05μs，采样间隔：0.05～400μs，最小测点间距：0.01mm，测试速度：0.1m/s，声时准确度：≤0.05%；声幅准确度：≤0.5%。

本实用新型的优点在于：

1）本实用新型中通过在水合物填砂模型中采用水平井网的结构，使得蒸汽和热水的热量在开采天然气水合物的时候能够均匀散开，采用的超声波发生器利用超声波探头设定的参数持续探测天然气水合物的分解过程，获取超声波探测模拟实验天然气水合物在注热分解过程中分解前缘移动规律的详细数据。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的一种天然气水合物热水分解前缘超声波监测系统的结构图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示的一种天然气水合物热水分解前缘超声波监测系统，包括发生器机构1、填砂水合物模型2、注气机构3、超声波监测机构5和气液分离机构4。

发生器机构1设置在填砂水合物模型2的输入端，所述发生器机构1包括注入泵11、蒸汽发生器12和热水发水器13；所述蒸汽发生器12和热水发水器13并联设置，蒸汽发生器12的两端和热水发水器13的两端分别设置有控制阀14；所述注入泵11连接在并联后的蒸汽发生器12和热水发水器13的一端，并联后的蒸汽发生器12和热水发水器13的另一端连接在填砂水合物模型2的输入端。

填砂水合物模型2设置在一制冷舱21内；所述填砂水合物模型2包括模型管22和水平井网23；所述模型管22中设置有一容纳水平井网23的容纳腔，模型管22的两端分别设置有输入端与输出端；所述超声波监测机构5包括声波探头51和声波发生器52，所述填砂水合物模型2的输入端与输出端分别设置有声波探头51且声波探头51与一声波发生器52相连；所述水平井网23的一端设置在模型管22的容纳腔中与模型管22的输入端相连。

注气机构3设置在填砂水合物模型2的模型管输入端的旁侧，所述注气机构3包括空压机31、增压泵32、储气罐33、调压阀34和定容室35；所述空压机31、增压泵32、储气罐33和调压阀34依次串联后连接在填砂水合物模型2上；所述定容室35并联在调压阀与填砂水合物模型2的输入端之间。

气液分离机构4与模型管的输出端相连，气液分离机构4包括输出阀41、气液分离器42、回压阀43和缓冲罐44；所述输出阀41的一端与模型管22的输出端相连，输出阀41的另一端与气液分离器42串联；所述回压阀43的一端与气液分离器42串联，回压阀43的另一端为该模拟填砂模型系统的出口；所述缓冲罐44与回压阀43并联，所述缓冲罐44与回压阀43并联的管路上还并联有一手摇泵45。

填砂水合物模型2的模型管22上垂直设置有若干延伸至模型管内的测温探头24。

模型管22的输入端设置有一注入压力测试表，模型管22的输出端在输出阀41与气液分离器42之间设置有一输出压力测试表。

制冷舱21模拟温度：-20～120C°，围压制冷温度：-20～80C°，模拟压力≤32MPa，声波发生器52的声时精度：0.05μs，采样间隔：0.05～400μs，最小测点间距：0.01mm，测试速度：0.1m/s，声时准确度：≤0.05%；声幅准确度：≤0.5%。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。