天然气水合物声学实验装置开发与实验测试分析

【摘要】：天然气水合物是一种备受世界各国关注的新能源。目前国内外天然气水合物研究主要集中在物性测试分析与开发模拟实验两个方面。本课题主要研究天然气水合物声学实验装置的开发和实验测试技术。通过对CH4水合物的生成与分解进行实验，探索新的实验测试方法。 论文所介绍的实验装置可对反应釜内上下气室压差进行控制，模拟沉积物中天然气由下往上缓慢扩散并在一定温压条件下生成水合物的过程；实验过程中通过Pt100热电阻和压力传感器实时监测反应釜内温压变化；使用时域反射技术实时监测反应釜内水合物的饱和度情况；对沉积物中天然气水合物生成分解过程，通过使用超声波探测技术进行声学特性测试。整个实验装置自动化程度较高，能够自动安全地采集反应釜内温度、压力、时域反射和超声波数据。在对装置的调试过程中分别就反应釜内压力控制、温度、时域反射技术系统和超声波探测系统的配置、标定与校准作出了详细的介绍。 在CH4水合物的生成与分解实验过程中，首次将防水透气沙用于天然气水合物实验，并详细介绍了实验步骤，改进了“下进气”天然气水合物实验技术方法。最后对实验中的温压、时域反射和超声波数据分别进行分析处理与比较，分析了水合物生成与分解的饱和度变化情况，同时验证了该套实验装置的性能。 最后，对本论文中所取得的研究成果作出了总结，提出了论文中研究的不足，对下一步研究计划进行了展望。 【关键词】：天然气水合物 压差控制 超声波探测技术 时域反射技术 防水透气沙
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P744.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 课题研究内容11
• 1.3 课题的创新点11-12
• 1.4 课题的技术路线12
• 1.5 论文章节介绍12-14
• 第2章 天然气水合物探测方式及实验装置研究现状14-22
• 2.1 天然气水合物地球物理探测方式简介14-17
• 2.1.1 激光拉曼光谱探测方式14-15
• 2.1.2 电学探测方式15
• 2.1.3 力学探测方式15-16
• 2.1.4 声学探测方式16-17
• 2.2 天然气水合物实验装置国内外研究现状17-21
• 2.2.1 国外研究现状17-20
• 2.2.2 国内研究现状20-21
• 2.3 小结21-22
• 第3章 天然气水合物声学实验装置22-39
• 3.1 高压反应釜及其配气系统介绍22-25
• 3.1.1 高压反应釜22-24
• 3.1.2 配气系统24-25
• 3.2 温度控制系统25-27
• 3.2.1 反应釜制冷系统25
• 3.2.2 下气室加热底板25-27
• 3.3 “下进气”压力控制系统27-33
• 3.3.1 “下进气”压力控制系统方案27-29
• 3.3.2 ER系列Tescom控制器的配置29-33
• 3.4 计算机测控系统33-37
• 3.4.1 计算机测控网络框架33-34
• 3.4.2 多路声学检测的实现及其与TDR测试的数据同步34-36
• 3.4.3 世纪星组态软件36-37
• 3.5 小结37-39
• 第4章 天然气水合物实验装置测试系统的安装与调试39-58
• 4.1 温度和压力传感器的安装与调试39-42
• 4.1.1 温度传感器的选型、安装与校准39-42
• 4.1.2 压力传感器42
• 4.2 超声波检测系统的安装及其标定42-48
• 4.2.1 超声波检测系统42-45
• 4.2.2 超声波测量及其标定45-48
• 4.3 时域反射技术（TDR）系统基本原理及其标定48-57
• 4.3.1 时域反射技术（TDR）测试系统的基本原理49-53
• 4.3.2 时域反射技术（TDR）测量松散沉积物中水饱和度的标定53-57
• 4.4 小结57-58
• 第5章 “下进气”CH4水合物实验研究58-70
• 5.1 实验准备工作58-60
• 5.1.1 防水透气沙的使用58-59
• 5.1.2 填装反应釜59-60
• 5.2 实验技术方法及步骤60-62
• 5.3 实验数据62-65
• 5.4 实验数据结果分析65-70
• 第6章 结论与展望70-72
• 6.1 论文总结70
• 6.2 课题研究的不足与展望70-72
• 参考文献72-77
• 致谢77

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