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天然气水合物开采实验装置

简要描述:

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。

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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.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.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。

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