天然氣水合物儲氣量測定的實驗裝置的製作方法
2023-06-07 18:33:26
專利名稱：天然氣水合物儲氣量測定的實驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種實驗裝置，尤其涉及一種基於真空容積法測定天然氣水合物儲氣 量的實驗裝置。
背景技術：
現有技術中，測定水合物儲氣量的方法主要有稱重法、間接計算法和儀器法。儀器 法主要採用拉曼光譜、核磁共振、X衍射等大型分析測試儀器測定水合物的水合指數，儀器 法多採用一些理論模型，對於沉積物中複雜天然氣水合物水合指數的測定存在一定困難， 而且測定成本高，實驗測定程序繁複；間接計算法主要採用在水合物實驗裝置上加裝流量 計等計量儀表，通過測定水合物生成過程的氣體消耗量或分解過程的產氣量間接計算水合 物的儲氣量，該法對於解決人工合成的大量水合物的含氣量有一定意義，而對於難得的天 然水合物樣品儲氣量測定有一定局限性；稱重法是將水合物樣品放置在標準狀況下分解， 稱量分解前後樣品的重量損失計算氣體的量，該方法還需藉助其它儀器測定水合物分解氣 的平均分子量，並且受環境及人為因素影響較大。
發明內容
本發明的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種天然氣水合物儲氣量測定的實驗 裝置，其結構簡單，測定值準確。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案其包括標準管、樣品管，標準管、樣品 管分別通過真空變徑接頭與管道相連，真空變徑接頭與管道之間設有閥門；管道的一端連 接壓力傳感器，另一端連接真空泵，真空泵與管道之間設置閥門。為解決天然氣水合物儲氣量直接測定問題，發明了採用真空容積法測定水合物儲 氣量的實驗裝置，利用水合物真空條件下分解直接測定水合物的儲氣量。該裝置測定天然 氣水合物儲氣量的主要原理如下假定的兩個充滿常壓空氣的獨立的密閉體系，中間有一隔板，其中一個密閉體系 的體積為K。將另一個密閉體系抽真空後打開隔板，待體系穩定後壓力為Ptl ；將水合物樣品 置於體系中，打開隔板對整個體系抽真空(期間用液氮冷卻保持水合物不分解)，抽真空後 去掉液氮，水合物在真空狀態下分解；待水合物完全分解，體系內外穩定後，體系內壓力為Pi。根據等溫等容條件下氣體狀態方程可得到水合物樣品分解產生甲烷氣體的體積V1 ρ γ_7] i=iVx=-l^將水合物分解產生的水稱重並換算成實驗溫度下水的體積 2ο ,最後即可得到所 測水合物樣品的儲氣量(氣水比)s c V1
^=-V H1O實驗裝置還包括冷卻裝置，實驗時冷卻裝置設置在標準管或樣品管外側。壓力傳 感器的另一端連接數據採集單元。應用該裝置測定天然氣水合物的儲氣量的技術方法，主要檢查裝置氣密性，確保 實驗過程中不會漏氣。該裝置不僅可以用於人工合成的各種不同氣體水合物的儲氣量，而且可以測定沉 積物中複雜的天然水合物樣品的儲氣量。此項方案不僅可以大大提高水合物儲氣量測定的 準度和精度，還可廣泛用於天然氣水合物資源量的估算和天然氣水合物儲運技術的水合物 含氣量評價及經濟核算領域。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做詳細描述圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，該裝置主要包括樣品管1、標準管2、閥門I 3、閥門II 4、閥門III 5、真 空泵6、壓力傳感器7、數據採集單元8和真空變徑接頭9。樣品管1和標準管2為石英玻 璃管，通過真空變徑接頭9與不鏽鋼的管道11連接，真空變徑接頭9內部為為高彈性橡膠 密封圈，不僅可以實現真空密封還能夠承受一定壓力。壓力傳感器7的量程為-IOOkPa IOOkPa,數據採集單元8能夠實時顯示和儲存裝置內水合物分解過程中氣體壓力的變化。採用基於真空容積法測定天然氣水合物儲氣量實驗裝置測定水合物儲氣量的具 體實施方式如下(1)檢查裝置氣密性將裝置按照裝置圖安裝後，將閥門I 3、閥門II 4、閥門III 5 全部打開，並連接真空泵6，開始抽真空。待數據採集單元8上顯示裝置內壓力為-760mmHg 一段時間後，關閉閥門I 3。如連續10小時內壓力不再變化則說明裝置密封良好。否則，需 檢查管線的各個連接部分，並重新檢查氣密性，直至達到密封要求。(2)實驗前，準確測定標準管1部分的體積V。。(3)測定校準管氣體的壓力關閉閥門II 4、閥門1115，打開閥門I 3，抽真空直到壓 力不再變化為止，記下汞柱差&。關閉閥門I 3，保持閥門II 4，打開閥門III 5，記下汞柱差 Ii1，則標準管氣體的壓力為PQ = h0-hlo(4)測量氣體體積在樣品管2的底部設置冷卻裝置12，冷卻裝置12內裝有液氮，然後樣品管2中放 入待測水合物樣品10，並將冷卻裝置12套在樣品管2上；連接真空泵6，打開閥門I 3、閥 門III 5，微開閥門II 4，觀察壓力變化，當壓力顯著降低時全開閥門II 4，直至體系壓力不再 變化，此時汞柱差應為Iitl ；關閉閥門I 3，斷開真空泵6;移走冷卻裝置12，水合物樣品13分 解，壓力上升；待壓力不再變化時，水合物樣品13完全分解，關閉閥門II 4，在標準管2的下 端放冷卻裝置12，將分解的氣體收集在標準管2中；當壓力不再變化時，氣體全部收集在標 準管2中，快速開閉閥門II 4兩次(放出樣品管1中的氣體和防止將樣品管1中的水吸入標準管2中)，此時壓力應接近Iitl ；移走冷卻裝置12，等溫度升至室溫並保持一段時間，記錄 壓力值h2，則標準管2中氣體的壓力為=P1 = h0-h2,則氣體的體積V1
權利要求
1.一種天然氣水合物儲氣量測定的實驗裝置，其特徵在於，包括標準管、樣品管，標準 管、樣品管分別通過真空變徑接頭與管道相連，真空變徑接頭與管道之間設有閥門；管道的 一端連接壓力傳感器，另一端連接真空泵，真空泵與管道之間設置閥門。
2.根據權利要求1所述的天然氣水合物儲氣量測定的實驗裝置，其特徵在於，實驗裝 置還包括冷卻裝置，實驗時冷卻裝置設置在標準管或樣品管外側。
3.根據權利要求1或2所述的天然氣水合物儲氣量測定的實驗裝置，其特徵在於，壓力 傳感器的另一端連接數據採集單元。
全文摘要
本發明涉及一種實驗裝置，尤其涉及一種基於真空容積法測定天然氣水合物儲氣量的實驗裝置。本發明的天然氣水合物儲氣量測定的實驗裝置，包括標準管、樣品管，標準管、樣品管分別通過真空變徑接頭與管道相連，真空變徑接頭與管道之間設有閥門；管道的一端連接壓力傳感器，另一端連接真空泵，真空泵與管道之間設置閥門。該裝置不僅可以用於人工合成的各種不同氣體水合物的儲氣量，而且可以測定沉積物中複雜的天然水合物樣品的儲氣量。此項方案不僅可以大大提高水合物儲氣量測定的準度和精度，還可廣泛用於天然氣水合物資源量的估算和天然氣水合物儲運技術的水合物含氣量評價及經濟核算領域。
文檔編號G01N7/14GK102042942SQ20101022211
公開日2011年5月4日 申請日期2010年7月1日 優先權日2010年7月1日
發明者業渝光, 劉昌嶺, 孟慶國, 程軍 申請人:青島海洋地質研究所