[發明專利]一種提高液體二氧化碳貯箱過冷度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310302965.1
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103398286A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 萬金川;王偉光;陳暉;付瑜;王海山;安莎;張兵;葉建平;張守仁
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所;中聯煤層氣有限責任公司
• 主分類號: F17C7/04
• 分類號: F17C7/04;F17C5/06;E21B43/16
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 張倩

技術領域

本發明涉及一種提高液體二氧化碳貯箱過冷度的方法，特別是先降壓降溫后增壓提高過冷度的方法。

背景技術

通過向深煤層注入液體二氧化碳置換甲烷來提高煤層氣產量技術即實現了節能減排，又提高了煤層氣產量；為了防止液體二氧化碳通過注入泵增壓時汽化導致氣堵、氣鎖、降低泵效，一方面要提高注入泵的效率，另一方面要提高二氧化碳貯箱的過冷度。現有提高二氧化碳貯箱的過冷度的方法主要有兩種，第一種是采用制冷機降低液體二氧化碳溫度；第二種是在貯箱出口采用離心泵機械增壓。這兩種方法都是通過增壓來實現過冷度，存在溫度不均勻，而且局部能夠形成干冰的缺陷；并且這兩種方法都需要額外購置設備，增加了運行成本且能耗較高，且獲得的過冷度較小。

發明內容

本發明技術解決的問題是：克服現有技術的不足之處，不需要額外采購機械設備，能耗低，對貯箱系統簡單改造后只需一高壓氣瓶即可獲得較大的過冷度。

本發明的技術解決方案是：

一種提高液體二氧化碳貯箱過冷度的裝置，其特殊之處在于：包括貯箱、設置在貯箱上的排放閥、壓力表、溫度表、進氣閥、放氣管、進氣管、高壓氣瓶，所述排放閥的出口端與放氣管連接，所述進氣閥的入口端通過進氣管與高壓氣瓶連接。

上述高壓氣瓶為高壓氮氣瓶。

提高液體二氧化碳貯箱過冷度的方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1】打開排放閥2，將貯箱1中的二氧化碳通過排放閥放氣，通過釋放的二氧化碳汽化來降低貯箱的壓力和溫度；

2】將貯箱靜置一段時間，直至貯箱的壓力和溫度不再下降；

3】將高壓氣瓶與貯箱上的進氣閥相連接，打開進氣閥，向貯箱沖入一定量的高壓氣體，通過進氣閥控制增壓速度和最終壓力，提高貯箱的壓力到設定值。

步驟1】中通過放氣閥放氣將貯箱緩慢降壓，降壓速度為每分鐘0.008-0.025MPa。

步驟3】中增壓速度為每分鐘0.01-0.03MPa，貯箱增壓最終壓力不得大于貯箱允許的安全壓力最大值。

上述高壓氣瓶為高壓氮氣瓶。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

1、由于先將貯箱釋放少量的二氧化碳氣體汽化吸熱，使得二氧化碳貯箱溫度降低1～3℃。

2、通過給二氧化碳貯箱增壓，使得二氧化碳貯箱的液體二氧化碳在對應壓力下獲得更大的過冷度，在貯箱壓力安全允許的范圍內，可以獲得3～10℃的過冷度。

附圖說明

圖1是本發明一種提高二氧化碳過冷度的方法總體構成示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明由放氣管1、排放閥2、貯箱3、壓力表4、溫度表5、進氣閥6、進氣管7、高壓氣瓶8組成。排放閥的出口端與放氣管連接，進氣閥的入口端通過進氣管與高壓氣瓶連接。

基于圖1系統的提高二氧化碳過冷度的方法：

1】打開排放閥2，將貯箱1中的二氧化碳通過放氣閥放氣，通過釋放的二氧化碳汽化來降低貯箱的壓力和溫度；降壓速度為每分鐘0.008-0.025MPa。

2】貯箱靜置一段時間，直至貯箱壓力和溫度穩定。

3】將高壓氣瓶與貯箱的上的進氣閥相連接，打開進氣閥，向貯箱沖入一定量的高壓氣體，通過進氣閥控制增壓速度和最終壓力，提高貯箱的壓力到設定值。增壓速度為每分鐘0.01-0.03MPa，貯箱增壓最終壓力不得大于貯箱允許的安全壓力最大值。

本發明原理：

首先釋放貯箱中一定量的二氧化碳，利用二氧化碳汽化帶走熱量，降低二氧化碳貯箱壓力同時實現貯箱中液體二氧化碳快速降溫；再用外部氣源對貯箱進行增壓，使得貯箱內的二氧化碳在對應壓力下有3～10℃的過冷度，使得液體二氧化碳在井下注入作業時汽化量少，提高注入泵效率。放氣速度如果選擇不合適，局部溫度過低，出現干冰。此外，增壓速度也要慎重選擇，影響整個系統的安全性。

實施例：

（1）貯箱中有10t的液體二氧化碳，壓力為2MPa（此時貯箱液體二氧化碳對應沸點溫度-19.51℃），溫度-20.5℃，緩慢打開排放閥2，通過放氣管1放氣，由壓力表4觀察貯箱內壓力變化，10分鐘降壓0.18MPa，此時貯箱壓力1.82MPa，此時貯箱液體二氧化碳溫度為-22.5℃。

（2）將貯箱靜置一段時間，待貯箱中二氧化碳壓力趨于穩定，觀察溫度不再下降，即可進行第三步增壓工作。在前兩步中共排放約140Kg二氧化碳；

（3）將高壓氣瓶8通過進氣管7和進氣閥6與貯箱3接通，打開進氣閥6，向貯箱緩慢通入高壓氮氣，10分鐘增壓直至壓力表4顯示貯箱壓力為2.2MPa，此時貯箱溫度不變，為-22.5℃，而液體二氧化碳2.2MPa壓力下對應的沸點溫度為-16.37℃，貯箱中液體二氧化碳的過冷度為6.13℃。