天然气水合物开采实验装置

该装置主要用来模拟研究海底天然气水合物的生成及开采过程，主要由以下系统组成。

　　1．天然气水合物开采实验装置供液系统

　　供液主要由一台平流泵完成，可选用北京卫星厂的LB-10C平流泵，该泵流量范围0.01～9.99mL/min，压力范围0～40MPa。

　　该泵具有计算机通讯接口，可由计算机控制其工作，也可手动操作。

　　2．天然气水合物开采实验装置储液系统

　　由3只ZR-3型1000mL/20Mpa活塞容器组成。

　　活塞容器采用国外新型滑环组合密封结构，其特点是：

　　①．密封力小，动静摩擦相当，是：“O”型橡胶圈摩擦力的1/4，可消除低速、低压运行下的“爬行”现象。

　　②．工作寿命长，动态压力密封工作寿命比常规橡胶密封制品高10倍以上。

　　③．密封性能可靠，工作压力高，可达200MPa

　　3．液体注入量的计量

　　由于液体流量低，目前没有此类小流量的流量计能用来计量注入流体的量，现提供2种计量方案供选择：

　　①．利用平流泵计量

　　设定平流泵的注入瞬时流时，由计算机记录注入时间，计算不同时刻的累积注入量，其精度受平流泵瞬时流量精度的影响。

　　②．用电子天平计量

　　把平流泵工作介质储罐放在电子天平上，平流泵排出液体的量等于电子天平上质量的变化量。

　　电子天平可选用赛多利斯BP3100S型，量程3100g，精度0.01g。

　　注入量由计量机即时采集保存，并即时显示注入量——时间曲线。

　　4．供气系统

　　考虑注入气体的压力高，普通气瓶压力不足，采用气体增压泵将气瓶压力增压，再经调压阀调压后向模型注气。

　　该系统由以下各部件组成：

　　①．气瓶（用户自备）

　　②．气体增压泵

　　采用普通压缩空气驱动，输出气体压力可达60MPa，工作时无电火花，可以用于易燃易爆的气体增压。

　　型号：ZYB-2型气体增压泵

　　③．高压储气瓶

　　容积2000mL，耐压25MPa，用于储存增压后的高压气体。

　　型号：ZR-I型

　　④．调压阀

　　YT-5型高压压力调节器，进口压力不大于32MPa，出口压力0～20MPa可调。

　　5．注入气量计量

　　采用高压气体质量流量计计量

　　流量计型号：D07-12M/ZM，瞬时流量量程：500mL/min

　　流量积算仪 型号：D08-8M/ZM

　　注入量由计算机即时采集保存并即时显示注入量——时间曲线

　　6．预热器

　　用于注入流体的加热，自动控制注入流体的温度。

　　7．透明试验管

　　由高强度石英玻璃制成，内有效尺寸φ38×500㎜，耐压20MPa，使用压力15MPa，管子中间设计有两套梯度取压，测温装置，用于准确测量压力和温度梯度。取压管、测温孔全部从一端法兰插入，考虑填砂方便，另一端法兰上设计一活动堵头（见附图），

　　8．高低温恒温箱

　　内腔尺寸：长1200×高1200×深550mm，控温范围-20～70℃，温度波动：±1℃，箱门上开有玻璃观察窗以便操作人员随时观察，观察窗有除霜装置，恒温试验箱带有轮子，可以方便移动。

　　9．压力计量

　　分别计量入口、出口压力，入口与中间点及出口之间的压差，压力及压差数据由计算机即时采集保存并即时显示压力——时间曲线。

　　入口、出口压力均采用高精度压力传感器计量，量程20MPa，精度0.1%F·S，型号DG1300-BZ-C-2-20

　　压差选用三台高精度、高静压、低量程的压差变送器，分别对实验管的三段进行测量，压差变送器型号DBC300型。

　　10．温度计量

　　将pt100测温探头插入高压透明梯度试验管内，保证探头与流体接触口，温度数据由计算机即时采集保存并即时显示——时间曲线。

　　11．回压控制系统

　　用来控制出口压力，采用顶部加载式回压控制器，耐压25MPa，控制精度±0.05MPa，设定压力由精密压表显示。

　　考虑气瓶控制压力不足，设计手动增压方法，增加大控制压力。

　　12．图像记录系统

　　安装在恒温箱内的高分辨率摄像头将图像直接传入计算机，可通过显示器放大观察透明试验管内介质流动情况，并由计算机记录保存。

　　13．出口计量

　　出口气体通过气体质量流量计计量，出口液体通过电子天平计量，数据由计算机采集保存并即时显示流量——时间曲线。

　　14．数据采集处理系统

　　包括计算机、打印机、采集控制板卡、采集控制电路以及数据采集处理软件等。

　　适时采集：注入液量，注入气量，压力、压差，温度，产出气量，产出液量，试管内图像变化。

　　即时绘制：注入液量——时间变化曲线；

　　注入气量——时间变化曲线；

　　压力、压差——时间变化曲线；

　　温度——时间变化曲线；

　　产出气量——时间变化曲线；

　　产出液量——时间变化曲线；

　　软件在Windows2000/xp环境下运行，采用VB编程，仪器工作流程显示在界面上，可实现人机对话，操作筒单方便。

　　15．安全报警系统

　　装置设计超温、超压安全报警系统，当系统过温、过压会自动报警并切断电源。