阅读说明：本技术 一种海洋天然气水合物开采模拟装置 (Ocean natural gas hydrate exploitation analogue means ) 是由 魏纳 邱彤 白睿玲 薛瑾 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种海洋天然气水合物开采模拟装置,包括分配罐1、抽气管2、混合输送泵5、分离罐7、液位器8、排污管9、排污泵10、增压泵14和天然气罐12,所述分配罐1的底端连接抽气管2,抽气管呈L型,围绕分配罐呈环形阵列分布,每根抽气管的顶端设置天然气传感器4和蝶阀3,分配罐的顶端通过混合管道6连接混合输送泵5,所述混合输送泵的出料口通过进料管道11连接分离罐7；所述分离罐设置液位器8,液位器的传感部分竖直延伸至分离罐内,分离罐底端设置排污管9和排污泵10,顶端通过输气管道13连接增压泵14的进气口,增压泵的输出口与天然气罐12连通。本发明原理可靠,操作简便,为进一步深入研究天然气水合物的有效开采提供技术条件。(The invention relates to an ocean natural gas hydrate exploitation simulation device, which comprises a distribution tank 1, an exhaust pipe 2, a mixed delivery pump 5, a separation tank 7, a liquid level device 8, a drain pipe 9, a drain pump 10, a booster pump 14 and a natural gas tank 12, wherein the bottom end of the distribution tank 1 is connected with the exhaust pipe 2, the exhaust pipes are L-shaped and distributed in an annular array around the distribution tank, a natural gas sensor 4 and a butterfly valve 3 are arranged at the top end of each exhaust pipe, the top end of the distribution tank is connected with the mixed delivery pump 5 through a mixed pipeline 6, and a discharge port of the mixed delivery pump is connected with the separation tank 7 through a feed pipeline 11; the separating tank is provided with a liquid level device 8, a sensing part of the liquid level device vertically extends into the separating tank, the bottom end of the separating tank is provided with a sewage discharge pipe 9 and a sewage discharge pump 10, the top end of the separating tank is connected with an air inlet of a booster pump 14 through a gas transmission pipeline 13, and an output port of the booster pump is communicated with a natural gas tank 12. The invention has reliable principle and simple and convenient operation, and provides technical conditions for further and deeply researching the effective exploitation of the natural gas hydrate.)

一种海洋天然气水合物开采模拟装置

技术领域

本发明涉及海洋天然气水合物开采领域，尤其涉及一种海洋天然气水合物开采模拟装置。

背景技术

天然气水合物由于其外观呈类似于冰的结晶状，因此又被称为可燃冰，天然气水合物在在全球的储量巨大，且燃烧排放物相对石油、煤炭等更加清洁，但是天然气水合物在自然条件下形成的条件较为苛刻，环境上需要高压、低温和水，同时还需要有氧和厌氧菌等菌种分解有机物才能够形成天然气水合物，因此天然气水合物多存在于泥质松软的海底浅层中，其中海底的天然气水合物矿层分布特点为面积广，但厚度较薄，因此传统的竖井开采方式开采效率较低，而实验室中用高压容器、砂、水以及相关注射、加热等系统模拟天然气水合物开采时，也多忽略了天然气水合物分布特点，导致实验开采结果与实际开采相差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋天然气水合物开采模拟装置，该装置原理可靠，操作简便，解决了现有的天然气水合物开采模拟设备结构不适用于自然环境中天然气水合物分布特点的问题，有利于进一步深入研究天然气水合物的有效开采。

为达到以上技术目的，本发明采用如下技术方案。

一种海洋天然气水合物开采模拟装置，包括采集机构、过滤机构和储气机构，所述采集机构通过进料管道与过滤机构连接，所述过滤机构通过输气管道与储气机构相连接。

所述采集机构包括分配罐、抽气管和混合输送泵，所述抽气管的顶端与分配罐连接，所述抽气管关于分配罐呈环形阵列分布，所述混合输送泵位于分配罐的顶端，且所述混合输送泵与分配罐之间通过混合管道连接。

所述过滤机构包括分离罐，所述混合输送泵的出料口与分离罐之间设置进料管道，所述分离罐的顶端设置有液位器，所述液位器的传感部分竖直延伸至分离罐内，所述分离罐的底端设置排污管。

所述储气机构包括增压泵和天然气罐，所述增压泵的进气口与分离罐的顶端之间设置输气管道，所述增压泵的输出口与天然气罐连通。

优选的，所述抽气管道的底端呈L型设置，且所述抽气管道的底端呈放射状分布，所述抽气管道的顶端串联有天然气传感器和电控蝶阀, 天然气传感器检测抽取的天然气含量，蝶阀用于控制每根抽气管道的流量。

优选的，所述抽气管道的底端开有孔隙，所述孔隙关于抽气管道的水平段呈均匀分布。

优选的，所述增压泵与天然气罐之间通过单向阀串接。

优选的，所述进料管道与分离罐中部连接，液位器的浮球行程底端位于进料管道处。

优选的，所述排污管的末端设置排污泵，所述混合输送泵顶部接有化学试剂加注管道。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、该装置通过呈放射状设置的抽气管增加了开采装置的开采区域面积，并通过天然气传感器检测抽气管道中的天然气含量，当含量逐渐减低到无开采价值时，电控蝶阀逐渐关小直至完全关闭，可以实现有效调控，防止抽进不含天然气的泥沙水等杂质，增加开采效率，防止损耗。

2、该装置通过过滤机构利用水和杂质沉降，气体上浮，将气、水、固分离，并通过液位器实时监测液位，通过排污泵进行液位控制，使得分离过程能够安全持续进行。

附图说明

图1为一种海洋天然气水合物开采模拟装置的结构示意图。

图2为分离罐的结构剖视图。

图3为图1中A部分的结构放大图。

图中标号：1、分配罐；2、抽气管；3、电控蝶阀；4、天然气传感器；5、混合输送泵；6、混合管道；7、分离罐；8、液位器；9、排污管；10、排污泵；11、进料管道；12、天然气罐；13、输气管道；14、增压泵；15、单向阀；16、孔隙；17、化学试剂加注管道。

具体实施方式

下面根据附图进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。

参看图1、图2、图3。

一种海洋天然气水合物开采模拟装置，包括分配罐1、抽气管2、混合输送泵5、分离罐7、液位器8、排污管9、排污泵10、增压泵14和天然气罐12。

所述分配罐1的底端连接抽气管2，所述抽气管呈L型，并围绕分配罐呈环形阵列分布，每根抽气管的顶端设置天然气传感器4和电控蝶阀3，分配罐的顶端通过混合管道6连接混合输送泵5，所述混合输送泵的出料口通过进料管道11连接分离罐7；所述分离罐设置液位器8，液位器的传感部分竖直延伸至分离罐内，分离罐底端设置排污管9和排污泵10，分离罐顶端通过输气管道13连接增压泵14的进气口，增压泵的输出口与天然气罐12连通。

所述抽气管2的底端开有孔隙16，所述孔隙在抽气管的水平段均匀分布，增加抽气管的有效抽气面积。

所述增压泵14与天然气罐12之间设置单向阀15，防止串气。

所述进料管道11与分离罐7中部连接，液位器8的浮球行程底端位于进料管道处，使得液体和杂质下沉，气体有足够的时间上浮进入输气管道13。

所述混合输送泵5顶部连接化学试剂加注管道17，用于加注热海水或者化学试剂，以其为介质，通过热激发打破天然气水合物储藏的平衡条件，使其在储层中分解后进入抽气管2，避免无法抽取固态水合物的情况。

本发明的工作原理如下：

按压装置，使抽气管2埋藏于海洋松软泥质中，混合输送泵顶部接有化学试剂加注管道17，通过化学试剂加注管道17加注热海水或者化学试剂以使海洋天然气水合物进行分解，避免无法抽取固态水合物的情况，再通过混合输送泵5产生负压，使得混合管道6、分配罐1和抽气管2产生负压进行模拟开采抽气，抽取的天然气中必定含有水和砂砾等杂质，由于不同的区域含气量可能不同，通过天然气传感器4检测抽气管2中的天然气含量，当含量逐渐减低到无开采价值时，电控蝶阀3逐渐关小直至完全关闭，可以有效调控以防止抽进不含天然气的泥沙水等杂质，混合的天然气进入分离罐7后流速降低，水和杂质下沉，天然气上浮进入输气管道13，当分离罐7内液位上升使得液位器8的浮球到达高位时，启动排污泵10增加排污速度，当液位器8的浮球下降到低位，排污泵10停止，天然气通过增压泵14压缩进天然气罐12中完成开采模拟。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。