冻土区天然气水合物实验装置数据采集与处理系统设计

【摘要】：天然气水合物是一种具有重要开发价值的新能源。虽然作为世界第三的冻土大国,但是我国的冻土区天然气水合物开发还停留在实验室研究阶段。通过冻土区天然气水合物的实验装置能够对其勘探开发前的物理化学性质进行深入研究分析,从而为冻土区天然气水合物工业开发提供理论与技术支撑。本论文主要研究了冻土区天然气水合物实验装置的数据采集及处理系统的设计,研究的主要内容包括该套实验装置数据采集及处理系统的软硬件设计及相关的软硬件调试与实验。实验装置主要用于模拟冻土区裂隙介质中的水合物生成和开采,特别针对CO2/N2置换开采进行实验研究,也可进行降压开采和注热开采等实验研究。论文首先分两个方面介绍了天然气水合物实验技术的研究现状:一是天然气水合物合成、开采及检测方法,二是国内外实验模拟装置的研究现状。其次,在明确该实验装置的设计目的之后,对于该实验装置的设计方案进行了介绍。该实验装置采用模块化设计思路,各模块单元之间相互独立并相互联系。再次,介绍了该实验装置数据采集系统的设计,主要包括数据采集系统功能介绍、原理与实现、传感器和模块等硬件的配置与选型以及该实验装置数据采集系统软件的设计。采用力控监控组态软件,实现了与各设备之间的通讯,能够显示各点参数变化、实时曲线趋势图及数据报表,并生成数据库格式文件以便用户查询。从次,介绍了该实验装置的调试与实验。对传感器(温度、压力、电压、电流)、数据采集模块、温度模拟单元进行了调试。针对温度传感器由于测温线路接线引起测温虚高的问题,通过使用软件进行温度补偿的方法予以解决。针对片状电极在直流场下易腐蚀的问题,采用正负脉冲电源作为片状电极上激励源予以解决。通过CO2水合物测试生成实验,生成了CO2水合物,并采集到釜内温度及压力数据,验证了该数据采集与处理系统的有效性与测量的准确性。最后,指出了本论文存在的不足,并对今后的研究进行了展望。 【关键词】：天然气水合物 数据采集 组态软件 调试 冻土区
【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】：2014
【分类号】：TE642;TP274.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-11
• 1.1 课题的研究目的及意义9-10
• 1.2 课题主要研究内容10
• 1.3 论文组织结构10-11
• 第2章 天然气水合物实验方法及实验装置研究现状11-20
• 2.1 天然气水合物合成、开采和检测方法11-15
• 2.1.1 天然气水合物合成方法及影响因素11-12
• 2.1.2 天然气水合物开采方法12-14
• 2.1.3 天然气水合物实验检测方法14-15
• 2.2 国内外研究现状15-20
• 2.2.1 美国国家能源技术实验室实验装置16
• 2.2.2 英国赫里奥特?瓦特大学水合物研究中心的实验装置16-17
• 2.2.3 加拿大DBR公司生产的天然气水合物实验系统17-18
• 2.2.4 青岛海洋地质研究所天然气水合物实验装置18
• 2.2.5 中国石油大学(北京)重油加工国家重点实验室天然气水合物实验装置18-19
• 2.2.6 中国地质大学（武汉）天然气水合物模拟微钻实验系统19-20
• 第3章 冻土区天然气水合物实验装置设计方案20-25
• 3.1 实验模型单元21-22
• 3.2 稳压注气、注液单元22-23
• 3.3 温度模拟单元23
• 3.4 参数测量与控制单元23
• 3.5 信息调理单元23-24
• 3.6 技术参数24-25
• 第4章 冻土区天然气水合物实验装置数据采集系统设计25-34
• 4.1 数据采集系统功能25
• 4.2 数据采集系统原理与实现25-27
• 4.3 数据采集系统硬件设计27-34
• 4.3.1 传感器配置与选型27-29
• 4.3.2 模块配置与选型29-31
• 4.3.3 辅助电气设计31-34
• 第5章 天然气水合物实验装置软件设计34-53
• 5.1 组态软件简介34-35
• 5.1.1 组态软件的发展34
• 5.1.2 力控组态软件34-35
• 5.2 基于组态的应用软件设计35-53
• 5.2.1 组态软件功能35
• 5.2.2 组态软件实现35-53
• 第6章 冻土区天然气水合物实验装置调试与实验53-64
• 6.1 实验准备53-60
• 6.1.1 模块调试53-55
• 6.1.2 传感器调试与校准55-58
• 6.1.3 电阻率测量单元调试58-60
• 6.1.4 温度模拟单元调试60
• 6.2 实验内容及方法60-64
• 6.2.1 水合物生成实验60
• 6.2.2 水合物降压开采实验60-61
• 6.2.3 水合物注热开采实验61
• 6.2.4 水合物CO2置换开采实验61-62
• 6.2.5 CO2水合物生成实验62-64
• 第7章 总结与展望64-66
• 7.1 论文总结64
• 7.2 不足与下一步工作64-66
• 参考文献66-69
• 致谢69

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

国际天然气水合物调查研究现状及其主要技术构成    许红,刘守全,王建桥,蔡乾忠

可燃烧的冰 天然气水合物    方银霞;

天然气水合物专题研讨会简介    程思海,张欣,赵祖斌

天然气水合物──未来的新能源    

天然气水合物——未来的新能源    

21世纪新能源——天然气水合物    吴川

天然气水合物的研究现状和未来展望(提纲)    金翔龙

冰点以下天然气水合物的生成动力学研究    王胜杰,韩小辉,郝妙莉,刘芙蓉

中国天然气水合物研究揭开新的一页——第160次香山学术讨论会评述    史斗

海底藏着巨量“天然气”——天然气水合物将成为21世纪新(?)源    吴克勤;

天然气水合物的上界面    栾锡武;

神狐海域天然气水合物形成聚集过程的数值模拟研究    雷兴林;何丽娟;

天然气水合物开发利用前景浅析    卢振权;

天然气水合物的性质、勘探及开采    吴应湘;

天然气水合物研究战略与“西气东输”相关的问题    雷怀彦;王先彬;郑艳红;

天然气水合物的研究进展    韩月旺;苏现波;

国际天然气水合物调查研究实践与资源经济战略对策    许红;刘守全;吴琳;蔡乾忠;闫桂京;孙和清;吴志强;李刚;龚建明;

天然气水合物稳定性及对海底天然气排放的控制    陈多福;L.M.Cathles;

天然气水合物的三大环境效应    王淑红;颜文;

天然气水合物保真取样钻具的试验研究及施工方案研究    张永勤;孙建华;赵海涛;刘秀美;王汉宝;

天然气水合物开发的利与弊    毛彬

天然气水合物：一朵带刺的玫瑰    张卫东

国家应加强天然气水合物勘查    记者 安丰

台湾西南海域发现“天然气水合物”    记者胡创伟、张勇

天然气水合物将走进我们生活    记者　江书程

俄研究天然气水合物开采技术    张浩

青岛所天然气水合物实验室扩建    赵艳霞

我国成功申办第八届国际天然气水合物大会    记者 张立

青岛所建部天然气水合物重点实验室    通讯员 杨惠晴 特约记者 曹雪晴

第八届国际天然气水合物大会终身成就奖和青年奖揭晓    记者 王少勇

南海天然气水合物的早期成岩作用和地球化学特性研究    邬黛黛

利用卫星遥感探测海域天然气水合物    马立杰

天然气水合物孔底冷冻取样方法的室内试验及传热数值模拟研究    郭威

天然气水合物热管式孔底快速冷冻机构及蒸汽法试开采试验研究    贾瑞

含天然气水合物相变的环空多相流流型转化机制研究    王志远

天然气水合物赋存地层钻井液试验研究    张凌

天然气水合物准三维处理技术研究与应用    孙璐

深水钻井井筒内天然气水合物形成机理及预防研究    刘晓兰

东海天然气水合物地球物理特征及全波形反演方法研究    徐宁

冲绳海槽天然气水合物成因及资源潜力评价    龚建明

天然气水合物相平衡及其表面张力影响研究    高伟

天然气水合物钻进时井内温度分布模型研究    张凌

水深通信技术在海底天然气水合物成藏环境监测中的应用    盛堰

天然气水合物钻探取样保真器结构研究    刘健

青海南祁连木里地区天然气水合物评价方法对比研究    邹常伟

置换结合降压法开采天然气水合物的实验研究    陈晓庆

南海北部神狐海域天然气水合物的地球物理识别及成因机理探讨    栾奕

基于天然气水合物勘探的海水溶解甲烷地球化学特征和提取技术研究    李攀峰

海水中甲烷浓度原位地球化学探测系统的研发与应用    张志冰

琼东南盆地天然气水合物成矿地质条件分析及识别新方法应用    梁裕扬