[發(fā)明專利]一種高圍壓條件下高溫射流破巖的實(shí)驗(yàn)方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011218521.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112432761B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋先知;姬佳炎;李根生;黃中偉;田守嶒;史懷忠;王海柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 張麗麗;韓蕾

1.一種高圍壓條件下高溫射流破巖的實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置包括：注入設(shè)備、高溫流體反應(yīng)生成設(shè)備、高圍壓模擬噴射設(shè)備；其中，

所述注入設(shè)備包括：液體燃料儲(chǔ)罐、高壓含氧氣體儲(chǔ)罐和冷卻水儲(chǔ)罐；

所述高溫流體反應(yīng)生成設(shè)備包括高溫加熱反應(yīng)釜，所述高溫加熱反應(yīng)釜的頂部設(shè)置同心雙管注入管、第一出液口和第二出液口；其中，所述同心雙管注入管分別與液體燃料罐、高壓含氧氣體儲(chǔ)罐連通，所述第一出液口與第一冷凝器連通，所述第二出液口與高圍壓模擬噴射設(shè)備連通，所述第二出液口與所述高圍壓模擬噴射設(shè)備的連通管線上包裹陶瓷加熱圈；

所述高圍壓模擬噴射設(shè)備包括高圍壓模擬噴射釜，所述高圍壓模擬噴射釜的入口處設(shè)置高溫高壓噴嘴，所述高溫高壓噴嘴的進(jìn)液口與所述第二出液口連通，高圍壓模擬噴射釜的底部設(shè)有第三出液口；

所述液體燃料儲(chǔ)罐、高壓含氧氣體儲(chǔ)罐和冷卻水儲(chǔ)罐均與所述高溫加熱反應(yīng)釜連通；

所述高溫加熱反應(yīng)釜外部設(shè)置加熱元件；

其中，所述冷卻水儲(chǔ)罐為高溫加熱反應(yīng)釜內(nèi)部提供水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述同心雙管注入管的內(nèi)管用于注入液體燃料，同心雙管注入管的外管用于注入高壓含氧氣體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述高壓含氧氣體儲(chǔ)罐與高溫加熱反應(yīng)釜的連通管線上設(shè)置儲(chǔ)氣罐，所述高壓含氧氣體儲(chǔ)罐與所述儲(chǔ)氣罐的連通管線上設(shè)置氣體增壓泵，所述儲(chǔ)氣罐與所述高溫加熱反應(yīng)釜的連通管線上依次設(shè)置高壓氣體流量計(jì)、第二單向閥、第二截止閥。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述液體燃料儲(chǔ)罐與高溫加熱反應(yīng)釜的連通管線上依次設(shè)置第一液體柱塞泵、第一液體流量計(jì)、第一單向閥和第一截止閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述冷卻水儲(chǔ)罐與高溫加熱反應(yīng)釜的底部連通，冷卻水儲(chǔ)罐與高溫加熱反應(yīng)釜的連通管線上依次設(shè)置第二液體柱塞泵、第二液體流量計(jì)、第三單向閥和第三截止閥。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述高溫加熱反應(yīng)釜的底部設(shè)置有底部出口，所述底部出口與放空閥連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述第一出液口與第一冷凝器的延長(zhǎng)管線上依次設(shè)置第一安全閥和第一背壓閥。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述高圍壓模擬噴射釜內(nèi)部設(shè)置巖樣夾持器，所述巖樣夾持器的底部設(shè)置有可升降電機(jī)，用于調(diào)節(jié)巖樣和高溫高壓噴嘴之間的距離。

9.一種高圍壓條件下高溫射流破巖的實(shí)驗(yàn)方法，其中，該實(shí)驗(yàn)方法是通過(guò)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的高圍壓條件下高溫射流破巖的實(shí)驗(yàn)裝置完成的，該實(shí)驗(yàn)方法包括：

將所述高溫加熱反應(yīng)釜內(nèi)部的溫度設(shè)置為530℃以上，壓力設(shè)置為25MPa以上，高溫加熱反應(yīng)釜內(nèi)處于超臨界水的狀態(tài)，同時(shí)設(shè)置高圍壓模擬噴射釜的壓力，模擬井底壓力；

將含氧氣體增壓至40MPa；

待高溫加熱反應(yīng)釜內(nèi)部溫度達(dá)到550℃，壓力達(dá)到35MPa時(shí)，控制含氧氣體的流量為10L/min，向高溫加熱反應(yīng)釜內(nèi)泵入含氧氣體，同時(shí)向高溫加熱反應(yīng)釜泵入液體燃料，當(dāng)液體燃料和含氧氣體在高溫加熱反應(yīng)釜內(nèi)部相遇時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生水熱火焰，產(chǎn)生大量的熱，此時(shí)向高溫加熱反應(yīng)釜內(nèi)泵入冷卻水，液體燃料和含氧氣體在高溫加熱反應(yīng)釜內(nèi)部相遇時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)產(chǎn)生的大量的熱加熱泵入反應(yīng)釜中的冷卻水，控制高溫加熱反應(yīng)釜內(nèi)部的溫度為530℃以上，同時(shí)產(chǎn)生大量的高溫流體；

向高圍壓模擬噴射釜內(nèi)注入高溫流體，當(dāng)高圍壓模擬噴射釜內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，陶瓷加熱圈溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，調(diào)節(jié)巖樣與噴嘴之間的距離，打開(kāi)高溫高壓噴嘴進(jìn)液口的閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)高溫流體對(duì)巖樣的噴射。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實(shí)驗(yàn)方法，其中，所述高溫加熱反應(yīng)釜的設(shè)定壓力高于高圍壓模擬噴射釜的設(shè)定壓力。