凍土區(qū)天然氣水合物實驗裝置數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設計

【摘要】：天然氣水合物是一種具有重要開發(fā)價值的新能源。雖然作為世界第三的凍土大國,但是我國的凍土區(qū)天然氣水合物開發(fā)還停留在實驗室研究階段。通過凍土區(qū)天然氣水合物的實驗裝置能夠對其勘探開發(fā)前的物理化學性質進行深入研究分析,從而為凍土區(qū)天然氣水合物工業(yè)開發(fā)提供理論與技術支撐。本論文主要研究了凍土區(qū)天然氣水合物實驗裝置的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的設計,研究的主要內容包括該套實驗裝置數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的軟硬件設計及相關的軟硬件調試與實驗。實驗裝置主要用于模擬凍土區(qū)裂隙介質中的水合物生成和開采,特別針對CO2/N2置換開采進行實驗研究,也可進行降壓開采和注熱開采等實驗研究。論文首先分兩個方面介紹了天然氣水合物實驗技術的研究現(xiàn)狀:一是天然氣水合物合成、開采及檢測方法,二是國內外實驗模擬裝置的研究現(xiàn)狀。其次,在明確該實驗裝置的設計目的之后,對于該實驗裝置的設計方案進行了介紹。該實驗裝置采用模塊化設計思路,各模塊單元之間相互獨立并相互聯(lián)系。再次,介紹了該實驗裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計,主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能介紹、原理與實現(xiàn)、傳感器和模塊等硬件的配置與選型以及該實驗裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的設計。采用力控監(jiān)控組態(tài)軟件,實現(xiàn)了與各設備之間的通訊,能夠顯示各點參數(shù)變化、實時曲線趨勢圖及數(shù)據(jù)報表,并生成數(shù)據(jù)庫格式文件以便用戶查詢。從次,介紹了該實驗裝置的調試與實驗。對傳感器(溫度、壓力、電壓、電流)、數(shù)據(jù)采集模塊、溫度模擬單元進行了調試。針對溫度傳感器由于測溫線路接線引起測溫虛高的問題,通過使用軟件進行溫度補償?shù)姆椒ㄓ枰越鉀Q。針對片狀電極在直流場下易腐蝕的問題,采用正負脈沖電源作為片狀電極上激勵源予以解決。通過CO2水合物測試生成實驗,生成了CO2水合物,并采集到釜內溫度及壓力數(shù)據(jù),驗證了該數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的有效性與測量的準確性。最后,指出了本論文存在的不足,并對今后的研究進行了展望。 【關鍵詞】：天然氣水合物 數(shù)據(jù)采集 組態(tài)軟件 調試 凍土區(qū)
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TE642;TP274.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-11
• 1.1 課題的研究目的及意義9-10
• 1.2 課題主要研究內容10
• 1.3 論文組織結構10-11
• 第2章 天然氣水合物實驗方法及實驗裝置研究現(xiàn)狀11-20
• 2.1 天然氣水合物合成、開采和檢測方法11-15
• 2.1.1 天然氣水合物合成方法及影響因素11-12
• 2.1.2 天然氣水合物開采方法12-14
• 2.1.3 天然氣水合物實驗檢測方法14-15
• 2.2 國內外研究現(xiàn)狀15-20
• 2.2.1 美國國家能源技術實驗室實驗裝置16
• 2.2.2 英國赫里奧特?瓦特大學水合物研究中心的實驗裝置16-17
• 2.2.3 加拿大DBR公司生產的天然氣水合物實驗系統(tǒng)17-18
• 2.2.4 青島海洋地質研究所天然氣水合物實驗裝置18
• 2.2.5 中國石油大學(北京)重油加工國家重點實驗室天然氣水合物實驗裝置18-19
• 2.2.6 中國地質大學（武漢）天然氣水合物模擬微鉆實驗系統(tǒng)19-20
• 第3章 凍土區(qū)天然氣水合物實驗裝置設計方案20-25
• 3.1 實驗模型單元21-22
• 3.2 穩(wěn)壓注氣、注液單元22-23
• 3.3 溫度模擬單元23
• 3.4 參數(shù)測量與控制單元23
• 3.5 信息調理單元23-24
• 3.6 技術參數(shù)24-25
• 第4章 凍土區(qū)天然氣水合物實驗裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計25-34
• 4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能25
• 4.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理與實現(xiàn)25-27
• 4.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設計27-34
• 4.3.1 傳感器配置與選型27-29
• 4.3.2 模塊配置與選型29-31
• 4.3.3 輔助電氣設計31-34
• 第5章 天然氣水合物實驗裝置軟件設計34-53
• 5.1 組態(tài)軟件簡介34-35
• 5.1.1 組態(tài)軟件的發(fā)展34
• 5.1.2 力控組態(tài)軟件34-35
• 5.2 基于組態(tài)的應用軟件設計35-53
• 5.2.1 組態(tài)軟件功能35
• 5.2.2 組態(tài)軟件實現(xiàn)35-53
• 第6章 凍土區(qū)天然氣水合物實驗裝置調試與實驗53-64
• 6.1 實驗準備53-60
• 6.1.1 模塊調試53-55
• 6.1.2 傳感器調試與校準55-58
• 6.1.3 電阻率測量單元調試58-60
• 6.1.4 溫度模擬單元調試60
• 6.2 實驗內容及方法60-64
• 6.2.1 水合物生成實驗60
• 6.2.2 水合物降壓開采實驗60-61
• 6.2.3 水合物注熱開采實驗61
• 6.2.4 水合物CO2置換開采實驗61-62
• 6.2.5 CO2水合物生成實驗62-64
• 第7章 總結與展望64-66
• 7.1 論文總結64
• 7.2 不足與下一步工作64-66
• 參考文獻66-69
• 致謝69

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