[實(shí)用新型]評(píng)價(jià)CO2/N2置換法開采水合物時(shí)井筒出砂與防砂的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921591245.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN211201912U
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方翔宇;寧伏龍;張凌;王林杰;李彥龍;劉志超;羅強(qiáng);胡維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): E21B43/16
• 分類號(hào): E21B43/16;E21B49/00
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 易濱

1.評(píng)價(jià)CO₂/N₂置換法開采水合物時(shí)井筒出砂與防砂的裝置，包括高壓反應(yīng)釜、注氣注液系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、氣液固分離系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于：

所述高壓反應(yīng)釜包括反應(yīng)釜本體、頂蓋和底蓋，高壓反應(yīng)釜中部安裝有貫穿其底蓋的剛性管，剛性管為豎直狀態(tài)，用于模擬進(jìn)行水合物開采的豎直井筒，所述反應(yīng)釜本體的側(cè)壁上設(shè)有注氣注液口；

所述注氣注液系統(tǒng)分為注氣分路和注液分路，注氣分路又分為CH₄注氣分路、CO₂注氣分路和N₂注氣分路，CH₄注氣分路包括通過(guò)高壓管線依次連接的CH₄氣瓶、第一閥門，CO₂注氣分路包括通過(guò)高壓管線依次連接的CO₂氣瓶、第二閥門、第三閥門、第一調(diào)壓閥、第一氣體流量計(jì)，N₂注氣分路包括通過(guò)高壓管線依次連接的N₂氣瓶、第四閥門、第二調(diào)壓閥、第二氣體流量計(jì)，CH₄注氣分路、CO₂注氣分路、N₂注氣分路三者匯合后，通過(guò)高壓管線與緩沖罐、第五閥門、第三調(diào)壓閥、第三氣體流量計(jì)依次連接，緩沖罐上連接有壓力表，通過(guò)控制第一調(diào)壓閥、第一氣體流量計(jì)、第二調(diào)壓閥、第二氣體流量計(jì)，配置不同比例CO₂/N₂混合氣作為置換氣體，注液分路包括通過(guò)高壓管線依次連接的第六閥門、CO₂液化器、第七閥門、液體儲(chǔ)槽、平流泵、第八閥門，注液分路一端與CO₂注氣分路中第二閥門與第三閥門之間的高壓管線連通，注液分路另一端與注氣分路并線后接入注氣注液口；

所述溫度控制系統(tǒng)包括高低溫恒溫箱和循環(huán)恒溫水浴以及水夾套，所述高壓反應(yīng)釜設(shè)置在高低溫恒溫箱內(nèi)，使剛性管的一端位于高壓反應(yīng)釜內(nèi)，剛性管的另一端位于高低溫恒溫箱內(nèi)，剛性管位于高壓反應(yīng)釜內(nèi)部分等間距開孔且外層安裝有防砂篩網(wǎng)，高低溫恒溫箱用于控制高壓反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，從而模擬海底以及陸地凍土區(qū)水合物儲(chǔ)層的溫度環(huán)境，所述液體儲(chǔ)槽外包裹水夾套，循環(huán)恒溫水浴通過(guò)冷卻管接入水夾套，從而控制液體儲(chǔ)槽內(nèi)液體溫度；

所述氣液固分離系統(tǒng)分為氣液態(tài)分離分路和固態(tài)分離分路，氣液態(tài)分離分路包括氣液分離器、第十一閥門、集水罐、干燥筒、氣相色譜儀、第十三閥門、第十二閥門、第四氣體流量計(jì)、集氣瓶，氣液分離器、干燥筒、第十二閥門、第四氣體流量計(jì)、集氣瓶通過(guò)高壓管線依次連接且氣液分離器一端接入剛性管位于高低溫恒溫箱內(nèi)部分，氣液分離器、第十一閥門、集水罐通過(guò)高壓管線依次連接，氣相色譜儀與第十三閥門通過(guò)高壓管線依次連接且第十三閥門一端接入干燥筒與第十二閥門之間的高壓管線，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氣組分的實(shí)時(shí)測(cè)量，固態(tài)分離分路包括第一截止閥、第二截止閥、取砂器，取砂器與剛性管位于高低溫恒溫箱內(nèi)部分的端點(diǎn)連接，第一截止閥、第二截止閥依次設(shè)置在剛性管上氣液態(tài)分離分路與剛性管連接處與取砂器之間；

所述壓力控制系統(tǒng)分為軸壓控制系統(tǒng)、孔壓控制系統(tǒng)和回壓控制系統(tǒng)，軸壓控制系統(tǒng)包括通過(guò)高壓管線依次連接的蒸餾水罐、軸壓泵、第九閥門、活塞，活塞設(shè)置在高壓反應(yīng)釜內(nèi)，孔壓控制系統(tǒng)包括第三調(diào)壓閥、第三氣體流量，第三調(diào)壓閥、第三氣體流量依次設(shè)置在注氣分路上第五閥門之后的高壓管線上，第三調(diào)壓閥與第三氣體流量計(jì)配合控制高壓反應(yīng)釜內(nèi)的孔壓，回壓控制系統(tǒng)包括第十閥門、回壓閥，第十閥門、回壓閥依次設(shè)置在氣液態(tài)分離分路上氣液分離器之前的高壓管線上且第十閥門、回壓閥均位于高低溫恒溫箱外；

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括三個(gè)溫度傳感器、七個(gè)壓力傳感器、位移傳感器、CH₄傳感器、CO₂傳感器、兩個(gè)TDR信號(hào)探針、TDR信號(hào)采集器、高速攝像頭以及計(jì)算機(jī)，三個(gè)溫度傳感器設(shè)置在反應(yīng)釜本體側(cè)壁上并接入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，其一壓力傳感器設(shè)置在反應(yīng)釜本體側(cè)壁上并接入反應(yīng)釜本體側(cè)壁的環(huán)空中，其一壓力傳感器連接在剛性管貫穿底蓋處下方并接入剛性管內(nèi)，其二壓力傳感器設(shè)置在反應(yīng)釜本體側(cè)壁上并接入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，其一壓力傳感器連接在第四氣體流量計(jì)與集氣瓶之間的高壓管線上，其一壓力傳感器連接在CH₄注氣分路、CO₂注氣分路、N₂注氣分路三者匯合處與緩沖罐之間的高壓管線上，其一壓力傳感器連接在第九閥門與活塞之間的高壓管線上，位移傳感器連接在活塞上，CH₄傳感器、CO₂傳感器均設(shè)置在反應(yīng)釜本體側(cè)壁上并接入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，三個(gè)溫度傳感器、七個(gè)壓力傳感器、位移傳感器、CH₄傳感器、CO₂傳感器均通過(guò)數(shù)據(jù)采集信號(hào)線接入計(jì)算機(jī)，兩個(gè)TDR信號(hào)探針設(shè)置在高壓反應(yīng)釜內(nèi)剛性管的兩側(cè)，兩個(gè)TDR信號(hào)探針均通過(guò)數(shù)據(jù)采集信號(hào)線接入TDR信號(hào)采集器，TDR信號(hào)采集器通過(guò)數(shù)據(jù)采集信號(hào)線接入計(jì)算機(jī)，所述剛性管位于高低溫恒溫箱內(nèi)部分設(shè)有高壓玻璃可視化窗口，高速攝像頭設(shè)置在高壓玻璃可視化窗口外，高速攝像頭通過(guò)數(shù)據(jù)采集信號(hào)線接入計(jì)算機(jī)。