[發(fā)明專利]一種中深層同心套管式換熱器性能測(cè)試裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811039711.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN109115532B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高海仁;李力;劉建宏;楊瑞濤;盧雄;龍安杰;熊文學(xué);楊超輝;侯學(xué)明;馬慶陽(yáng);李建明;申超;林明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西延長(zhǎng)石油國(guó)際勘探開發(fā)工程有限公司
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種中深層同心套管式換熱器性能測(cè)試裝置，其特征在于，包括分布式金屬鎧裝光纜測(cè)溫設(shè)備(3)、光纖測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)采集器(4)、止回閥(12)、水泵(14)、高位水箱(18)、Y型過(guò)濾器(19)、熱量表(22)、緩沖水箱(27)、加藥裝置(36)、第一冷熱水機(jī)組(39)和第二冷熱水機(jī)組(49)；其中，

測(cè)試時(shí)，還包括中深層同心套管式換熱器外套管(1)和中深層同心套管式換熱器內(nèi)管(2)，中深層同心套管式換熱器內(nèi)管(2)套裝在中深層同心套管式換熱器外套管(1)內(nèi)；

分布式金屬鎧裝光纜測(cè)溫設(shè)備(3)通過(guò)光纖保護(hù)器和捆扎帶固定和緊貼中深層同心套管換熱器外套管(1)外壁，光纜地面部分連接光纖測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)采集器(4)，記錄每米每分鐘記錄一個(gè)數(shù)據(jù)；中深層同心套管式換熱器外套管(1)的出口與中深層同心套管式換熱器內(nèi)管(2)的進(jìn)口連通，中深層同心套管式換熱器內(nèi)管(2)的出口與Y型過(guò)濾器(19)的入口連接，Y型過(guò)濾器(19)的出口與熱量表(22)的入口連接，熱量表(22)的出口與第一冷熱水機(jī)組(39)的入口和第二冷熱水機(jī)組(49)的入口連接，第一冷熱水機(jī)組(39)的出口和第二冷熱水機(jī)組(49)的出口均與緩沖水箱(27)的入口連接，緩沖水箱(27)的出口與水泵(14)的入口連接，同時(shí)加藥裝置(36)的出口與水泵(14)的入口連接，水泵(14)的出口與中深層同心套管式換熱器外套管(1)的入口連接；高位水箱(18)的出口與緩沖水箱(27)的出口連接，用于補(bǔ)充該裝置水循環(huán)的損耗；

中深層同心套管式換熱器內(nèi)管(2)的出口與Y型過(guò)濾器(19)的入口連接的管道上依次設(shè)置有第一壓力傳感器(5)、第一溫度傳感器(6)、第一流量傳感器(7)、第十金屬硬密封蝶閥(55)和排氣閥(17)；

Y型過(guò)濾器(19)的出口與熱量表(22)的入口連接的管道上設(shè)置有第三溫度傳感器(20)和第三流量傳感器(21)；

熱量表(22)的出口與第一冷熱水機(jī)組(39)的入口連接的管道上設(shè)置有第三壓力傳感器(23)、第六金屬硬密封蝶閥(41)、第七溫度傳感器(37)和第三柔性接頭(38)；

熱量表(22)的出口與第二冷熱水機(jī)組(49)的入口連接的管道上設(shè)置有第三壓力傳感器(23)、第八金屬硬密封蝶閥(47)、第九溫度傳感器(46)和第七柔性接頭(48)；

第一冷熱水機(jī)組(39)的出口與緩沖水箱(27)的入口連接的管道上設(shè)置有第五柔性接頭(43)、第八溫度傳感器(45)、第七金屬硬密封蝶閥(42)、第五壓力傳感器(28)和第四金屬硬密封蝶閥(29)；

第二冷熱水機(jī)組(49)的出口與緩沖水箱(27)的入口連接的管道上設(shè)置有第九柔性接頭(52)、第十溫度傳感器(54)、第九金屬硬密封蝶閥(51)、第五壓力傳感器(28)和第四金屬硬密封蝶閥(29)；

緩沖水箱(27)上設(shè)置有第五溫度傳感器(30)和第六溫度傳感器(31)，且緩沖水箱(27)的出口與入口通過(guò)管道連接，該管道上設(shè)置有第五金屬硬密封蝶閥(32)；

緩沖水箱(27)的出口與水泵(14)的入口連接的管道上設(shè)置有第三金屬硬密封蝶閥(26)、第四壓力傳感器(25)、第四溫度傳感器(24)、第二金屬硬密封蝶閥(16)和第二柔性接頭(15)；

加藥裝置(36)包括加藥箱，加藥箱的出口與水泵(14)的入口連接的管道上設(shè)置有第二帶法蘭閥門(35)、計(jì)量泵(34)和第一帶法蘭閥門(33)；

水泵(14)的出口與中深層同心套管式換熱器外套管(1)的入口連接的管道上設(shè)置有第一柔性接頭(13)、止回閥(12)、第一金屬硬密封蝶閥(11)、第二流量傳感器(10)、第二溫度傳感器(9)和第二壓力傳感器(8)；

第一冷熱水機(jī)組(39)通過(guò)第四柔性接頭(40)和第六柔性接頭(44)形成循環(huán)回路，第二冷熱水機(jī)組(49)通過(guò)第八柔性接頭(50)和第十柔性接頭(53)形成循環(huán)回路。

2.一種中深層同心套管式換熱器性能測(cè)試方法，其特征在于，該方法基于權(quán)利要求1所述的一種中深層同心套管式換熱器性能測(cè)試裝置，包括以下步驟：

1)測(cè)試開始前，確保第五金屬硬密封蝶閥(32)處于關(guān)閉狀態(tài)，緩沖水箱(27)兩端的第三金屬硬密封蝶閥(26)和第四金屬硬密封蝶閥(29)處于開啟狀態(tài)，開啟第一冷熱水機(jī)組(39)，讓水溫保持在12℃，開啟水泵(14)，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求，首先將入口端流量調(diào)整為14.05m³/h，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；將入口端流量調(diào)整為21.17m³/h，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況調(diào)整一個(gè)合適的流量，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；將入口端流量調(diào)整為17.56m³/h，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；通過(guò)流量的變化測(cè)試中深層同心套管式換熱器的換熱性能，通過(guò)恢復(fù)過(guò)程對(duì)地層溫度的監(jiān)測(cè)掌握地溫恢復(fù)規(guī)律；

2)緩沖水箱(27)兩端的第三金屬硬密封蝶閥(26)和第四金屬硬密封蝶閥(29)依然開啟保持至開式模式，通過(guò)開啟水泵(14)控制入口流量穩(wěn)定為17.56m³/h，開啟第一冷熱水機(jī)組(39)控制入口溫度變化，首先將入口溫度調(diào)整為7℃，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；將入口溫度調(diào)整為17℃，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；通過(guò)入口溫度的變化測(cè)試中深層同心套管式換熱器的換熱性能，通過(guò)恢復(fù)過(guò)程對(duì)地層溫度的監(jiān)測(cè)掌握地溫恢復(fù)規(guī)律；

3)緩沖水箱(27)兩端的第三金屬硬密封蝶閥(26)和第四金屬硬密封蝶閥(29)關(guān)閉、第五金屬硬密封蝶閥(32)開啟狀態(tài)調(diào)整至閉式模式，開啟水泵(14)，控制入口流量穩(wěn)定為17.56m³/h，開啟第一冷熱水機(jī)組(39)，將取熱量調(diào)整至0.15MW，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；將取熱量調(diào)整至0.35MW，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整一個(gè)合適的取熱量，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；將取熱量調(diào)整至0.25MW，運(yùn)行時(shí)間120h，恢復(fù)時(shí)間360h；通過(guò)取熱量的變化、不同的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)測(cè)試中深層U型井式換熱器的換熱性能，通過(guò)恢復(fù)過(guò)程對(duì)地層溫度的監(jiān)測(cè)掌握地溫恢復(fù)規(guī)律；

4)緩沖水箱(27)兩端的第三金屬硬密封蝶閥(26)和第四金屬硬密封蝶閥(29)開啟、第五金屬硬密封蝶閥(32)關(guān)閉調(diào)整至開式模式，開啟水泵(14)，控制入口流量穩(wěn)定為17.56m³/h，開啟第一冷熱水機(jī)組(39)，控制入口溫度穩(wěn)定在12℃，保證緩沖水箱的溫度恒定，將中深層同心套管式換熱器內(nèi)管(2)深度上提為2000m，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；將中深層同心套管式換熱器內(nèi)管(2)深度上提為1500m，運(yùn)行時(shí)間72h，恢復(fù)時(shí)間360h；通過(guò)埋管深度的變化測(cè)試中深層U型井式換熱器的換熱性能，通過(guò)恢復(fù)過(guò)程對(duì)地層溫度的監(jiān)測(cè)掌握地溫恢復(fù)規(guī)律。