一种温度和压力对CO2置换甲烷水合物影响的测量装置的制作方法

一种温度和压力对co2置换甲烷水合物影响的测量装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种测量装置，尤其是涉及一种温度和压力对co2置换甲烷水合物影响的测量装置。


背景技术：

2.天然气水合物又称可燃冰，是自然界中天然气的一种特殊存在形式，具有分布范围广、规模大、能量密度高的特点。在开采天然气水合物的过程中用的比较多的方法为用co2驱替置换的方法，该方法在我国用的比较多，具有对储气层破坏性小，co2易获得，置换速度快等特点。但是在置换的过程中由于温度和压力的变化容易对置换效率产生影响，导致最终置换效率改变，最终影响整个采收率。对于温度和压力的改变对co2驱替置换甲烷水合物的影响如何有必要进行研究，这将对整个天然气水合物开采提供具体的指导意义。


技术实现要素：

3.本实用新型目的是提供一种温度和压力对co2置换甲烷水合物影响的测量装置，用于解决温度和压力的改变对co2驱替置换甲烷水合物的影响如何问题。
4.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种温度和压力对co2置换甲烷水合物影响的测量装置，所述装置主要包括储水罐、水泵、液体流量计、第一球阀、计算机监测系统、压力表、空气增压泵、第二球阀、第一气体流量计、第三球阀、甲烷气瓶、co2气瓶、第四球阀、第二气体流量计、水合物反应釜、水浴加热器、控制器、底座、气相色谱仪、第五球阀、液体进口、压力传感器、温度传感器、气体进口、第六球阀；所述储水罐依次与水泵、液体流量计、第一球阀和液体进口相连，甲烷气瓶与第三球阀、第一气体流量计串联，co2气瓶与第四球阀、第二气体流量计串联，第一气体流量计与第二气体流量计并联后依次与第二球阀、空气增压泵、第六球阀、压力表、气体进口相连；气相色谱仪和第五球阀相连后与第一球阀并联。
6.进一步的，所述水合物反应釜放于水浴加热器内，用于控制水合物反应釜外部的温度。
7.进一步的，所述水浴加热器为低温恒温水浴控制器，既可以用于水合物形成过程中的温度控制也可用于水合物在不同温度下的分解与置换，温度范围-30～100℃，属于现有技术，在此不再赘述。
8.进一步的，所述控制器用于水浴加热器内的温度。
9.进一步的，所述液体进口位于水合物反应釜的左边，高度为水合物反应釜总高的四分之三。
10.进一步的，所述气体进口位于水合物反应釜的右部，高度为水合物反应釜总高的十分之九。
11.进一步的，所述气相色谱仪用于分析co2置换甲烷的效率。
12.进一步的，所述气相色谱仪的型号为瓦里安cp3800，采用tcd热导检测器与fi d火
焰离子化检测器，载气为氦气，属于现有技术，在此不再赘述。
13.进一步的，所述水合物反应釜的外部包裹着一层保温材料(图中未标出)，其属于现有技术，在此不再赘述。
14.进一步的，所述第三球阀用于控制甲烷气瓶的流量。
15.进一步的，所述第四球阀用于控制co2气瓶的流量。
16.进一步的，所述压力表用于测量空气增压泵增压后的压力值。
17.进一步的，所述储水罐内的水为无杂质蒸馏水。
18.进一步的，所述压力传感器和温度传感器位于反应釜顶部位置，高度为水合物反应釜总高的十分之八。
19.进一步的，所述压力传感器和温度传感器与计算机监测系统相连，水合物反应釜内的压力和温度在计算机监测系统内显示。
20.相较于现有技术，本实用新型的优点为：(1)通过设置水浴加热器对水合物反应釜内的温度和压力进行控制在有利于控制温度范围；(2)通过设置气相色谱仪连接液体进口，使得驱替出的甲烷气体直接进入气相色谱仪分析计算效率；(3)本实用新型使用方便，不仅可以进行水浴加热间接控制驱替过程所需要的温度，而且可以调节空气增压泵的排量，使计算机监测系统显示的压力按照驱替过程所需要的压力进行驱替，准确得到规律变化。
附图说明
21.图1是本实用新型一种温度和压力对co2置换甲烷水合物影响的测量装置的结构示意图。
22.图中：1.储水罐，2.水泵，3.液体流量计，4.第一球阀，5.计算机监测系统，6.压力表，7.空气增压泵，8.第二球阀，9.第一气体流量计，10.第三球阀，11.甲烷气瓶，12.co2气瓶，13.第四球阀，14.第二气体流量计，15.水合物反应釜，16.水浴加热器，17.控制器，18.底座，19.气相色谱仪，20.第五球阀，21.液体进口，22.压力传感器，23.温度传感器，24.气体进口，25.第六球阀。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
24.如图1所示，本实用新型一种温度和压力对co2置换甲烷水合物影响的测量装置，所述装置主要包括储水罐1、水泵2、液体流量计3、第一球阀4、计算机监测系统5、压力表6、空气增压泵7、第二球阀8、第一气体流量计9、第三球阀10、甲烷气瓶11、co2气瓶12、第四球阀13、第二气体流量计14、水合物反应釜15、水浴加热器16、控制器17、底座18、气相色谱仪19、第五球阀20、液体进口21、压力传感器22、温度传感器23、气体进口24、第六球阀25；所述储水罐1依次与水泵2、液体流量计3、第一球阀4和液体进口21相连，甲烷气瓶11与第三球阀10、第一气体流量计9串联，co2气瓶12与第四球阀13、第二气体流量计14串联，第一气体流量计9与第二气体流量计14并联后依次与第二球阀8、空气增压泵7、第六球阀25、压力表6、气体进口24相连；气相色谱仪19和第五球阀20相连后与第一球阀4并联。
25.如图1所示，置换前过程为：首先将水合物反应釜15清洗到干净无杂质，并检测其
气密性，接着关闭所有球阀，按照顺序依次打开水泵2、第一球阀4、水合物反应釜15和控制器17，使储水罐1内的蒸馏水经过水泵2加压，液体流量计3计量后从液体进口21进入水合物反应釜15内。一段时间后首先关闭水泵2、第一球阀4，接着按照顺序依次打开甲烷气瓶11、第三球阀10、第二球阀8、空气增压泵7、第六球阀25，使甲烷气体经过第一气体流量计9计量，空气增压泵7增压后从气体进口24进入水合物反应釜15内开始反应生成天然气水合物，一段时间后关闭第六球阀25、空气增压泵7、第二球阀8、第三球阀10。直到水合物反应釜15内的温度和压力不再发生变化时，认为甲烷水合物生成基本结束，此时关闭水合物反应釜15，保持水浴温度为267.15k，压力3.5mpa不变。
26.置换过程为：依次打开co2气瓶12、第四球阀13、第二球阀8、空气增压泵7、第六球阀25、第五球阀20，使co2气体经过第二气体流量计14计量，空气增压泵7增压后从气体进口24进入水合物反应釜15内进行置换，置换出的甲烷气体从液体进口21流出后进入气相色谱仪19进行分析计算，该分析计算方法属于现有技术，在此不再赘述。
27.温度影响：根据控制变量法重复上述步骤，在“置换前过程”中保持压力3.5mpa不变，调节控制器17使水浴温度依次按照257.15k、262.15k、272.15k、277.15k变化进行重复上述步骤，并记录数据。
28.压力影响：根据控制变量法重复上述步骤，在“置换前过程”中保持水浴温度为267.15k不变，调节空气增压泵7的排量，使计算机监测系统5显示的压力依次按照3.3mpa、3.4mpa、3.6mpa、3.7mpa变化进行重复上述步骤，并记录数据。
29.本实用新型使用方便，不仅可以进行水浴加热间接控制驱替过程所需要的温度，而且可以调节空气增压泵7的排量，使计算机监测系统5显示的压力按照驱替过程所需要的压力进行驱替，准确得到规律变化。