[發明專利]一種單泵控制的多相多流體注入系統

有效

• 申請號: 201811552178.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109681156B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 宋永臣;張毅;趙常忠;池淵;劉社展;元磊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明屬于動力工程及工程熱物理中的多相流技術領域，提供了一種單泵控制多相流體注入的簡易微觀可視化系統。系統由注入驅動、微觀可視化、數據采集組成，單泵控制多相流體注入方法利用抽真空產生壓差將流體吸入中間活塞容器，這種方法也可以推廣到其他需要注入流體的實驗系統中，不僅在常溫常壓下可以實施，在高溫高壓下也可以進行操作。本發明的系統除了能夠實現微觀尺度上多孔介質中多相流動驅替的可視化研究外，系統注入驅動部分只需要一臺柱塞泵便可以實現多種流體的注入，同時不需要拆卸實驗系統便可實現不同流體的吸入和注入，便于對實驗系統進行清洗和干燥。不僅實驗設計簡單，操作方便，而且中間容器數量和實驗造價均大大下降。

技術領域

本發明屬于一級學科動力工程及工程熱物理中的多相流技術領域，涉及到單泵控制的多相多流體注入系統。

背景技術

多孔介質中流體流動特性描述是科學和工程學科廣泛關注的重點課題，能源、水利、化工、冶金等工業部門，以及氣象、生物、航天等領域都有多相流動的問題。比如能源和環保中CO₂地質封存、提高石油采收率，農業中水浸入土壤以及地熱系統等。多孔介質中多相流研究對于理解地層中滲流問題是至關重要的，比如CO₂地質封存能力，泄露風險以及封存效率等。盡管人們在上述相關領域已經開展了大量的研究并得出許多有意義的結果，但迄今并沒有從根本上掌握多相流及其傳遞過程的基本規律及其數理描述方法，對上述基礎科學問題開展研究非常必要。

通過前期專利調研發現，目前已存在不少相關成熟專利，比如公開號為CN206205866U的中國專利，“一種微觀可視化驅替模擬系統”，以及公開號為CN106437637A的中國專利，“高溫高壓二氧化碳驅稠油可視化微觀實驗裝置及方法”。這些專利詳細地介紹了在微觀尺度上多相驅替原理，但在多相流體注入驅動部分并沒有進行詳細描述，或者該部分存在實驗設計過于繁瑣、儀器操作過于復雜、系統造價過于昂貴等缺點。此外，目前這些專利在流體注入部分只能針對特定研究對象，如若更換流體，比如對實驗系統進行清洗或干燥時，則需要對系統進行拆卸，存在不便。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對實驗室多孔介質中多相流體的研究，提供一種簡單實用、便于操作的單泵控制的多相多流體注入方法。

本發明的技術方案：

一種單泵控制的多相多流體注入系統，主要由柱塞泵4、中間活塞容器、閥門、液體盛放容器和管路組成；

所述的柱塞泵4通過管路與液體盛放容器三2-3相連通，其管路上設有閥門一1-1；對柱塞泵4進行驅替操作(run)，將柱塞泵4內空氣全部排到液體盛放容器三2-3中，過程結束，實施回流操作(refill)，將液體盛放容器三2-3中的水吸入柱塞泵4中，吸入過程中保證管路入口低于最高水面，當柱塞泵4內充滿水時關閉閥門一1-1；

所述的柱塞泵4通過另一管路與中間活塞容器的下端接口連通，其管路上設有閥門二1-2；根據需求確定中間活塞容器的數量，各中間活塞容器間并聯，中間活塞容器豎直放置，每個中間活塞容器與柱塞泵之間分別通過獨立閥門控制；中間活塞容器上端接口利用三通或四通進行分支，作為注入口或連接口，每一條支路上設有獨立的閥門。