[發明專利]一種三相分離保壓裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 202111668904.8
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114293935A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 唐建新;孔令銳;袁芳;李霜;李偉;王瀟;魯思佳;林圓
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E21B21/06
• 分類號: E21B21/06;B01D29/01;B01D29/56;B01D21/02;B01D35/16;B01D36/04;B01D29/60
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 穆祥維

本發明公開了一種三相分離保壓裝置，包括固相沉降分離系統、保壓控制系統以液相回收系統；固相沉降分離系統包括密封儲集罐、進液管、固相清理口、排水閥和濾網Ⅰ；密封儲集罐的頂部焊接有圓柱管，濾網Ⅰ套設在圓柱管的下部，進液管設在密封儲集罐的中上部，固相清理口和排水閥設在密封儲集罐的下部；保壓控制系統包括調壓閥、安全閥、壓力傳感器、調壓管路、安全管路和固定法蘭；調壓管路和安全管路的進口端設在固定法蘭的預留孔上，調壓閥設在調壓管路上，安全管路的出口端與調壓管路的出口端相連接。本發明還公開了一種三相分離保壓裝置的使用方法。該裝置集成壓力控制系統，接入實驗管路后能實現有效的固相過濾沉降以及調節鉆孔內壓力的目的。

技術領域

本發明屬于鉆孔巖屑運移模擬研究領域中的氣固液分離技術，具體涉及一種三相分離保壓裝置及其使用方法。

背景技術

在煤礦開采過程中，瓦斯長期威脅著井下的安全生產，但另一方面，瓦斯也是一種高效的清潔能源。目前井下多以鉆孔抽排的方式治理瓦斯，但是由于煤層裂隙發育、強度低的特點，長距離煤層鉆孔施工常常面臨卡鉆，塌孔甚至噴孔等問題。基于此提出了保壓鉆進工藝，通過密封孔口調節鉆孔介質(鉆井液)的壓力，以達到平衡地應力和瓦斯壓力防止塌孔的目的。其中，在井下煤層鉆孔施工中，鉆井液在鉆孔內的攜巖能力以及高壓狀態下氣固液三相流的流動特征需要仍待揭示。基于此，在實驗室內搭建了鉆孔保壓鉆進模擬實驗平臺，為實現鉆井液中氣固液有效的分離，同時達到控制管路內流體的壓力的目的，研發了該三相分離保壓裝置。

目前，主要的固液分離裝置包括離心機、抽濾式固液分離裝置或帶式分離設備，這些設備不僅造價高，且只能作為固液混合物的后處理設備，不具備在循環內維持高壓的條件下實現固液分離的能力。若在固液分離設備前端載加設壓力控制系統，再將混合液體排入固液分離機進行分離，不僅增加了實驗設備的成本，且由于實驗所采用的固相顆粒較大，容易造成壓力控制裝置堵塞，造成管道內壓力異常增加，難以實驗穩定的壓力控制。所以，在鉆孔保壓鉆進模擬實驗系統內，目前的兩相分離設備難以滿足實驗要求。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足之處，本發明提供了一種適用于高壓狀態下的三相分離保壓裝置及其使用方法。該裝置集成壓力控制系統，接入實驗管路后能實現有效的固相過濾沉降以及調節鉆孔內壓力的目的。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種三相分離保壓裝置，包括固相沉降分離系統、保壓控制系統以及液相回收系統；

所述固相沉降分離系統包括密封儲集罐、進液管、固相清理口、排水閥和濾網Ⅰ；所述密封儲集罐整體為圓柱形瓶狀罐體，罐體底部為儲集固相的半橢圓形球狀，所述密封儲集罐的頂部焊接有圓柱管，圓柱管的一半位于密封儲集罐的內部，所述濾網Ⅰ固定套設在圓柱管的下部并位于密封儲集罐內，所述圓柱管的頂端連接法蘭盤；所述進液管設置在密封儲集罐的中上部，所述固相清理口設置在密封儲集罐的下部，所述排水閥設置在密封儲集罐的下部并位于固相清理口的一側；

所述保壓控制系統包括調壓閥、安全閥、壓力傳感器、調壓管路、安全管路和固定法蘭；所述固定法蘭安裝在法蘭盤上，所述調壓管路和安全管路的進口端分別固定安裝在固定法蘭的預留孔上，所述調壓管路作為循環流動的主要出口，所述調壓管路的出口端可接入不同的液體處理裝置；所述調壓閥設置在調壓管路上，所述安全管路的出口端與調壓閥后部的調壓管路的出口端相連接，所述安全管路上集成一組安全閥和壓力傳感器；

所述液相回收系統包括液相儲集池，所述調壓管路的出口端通過軟管與液相儲集池內相連。

作為本發明的一種優選方案，所述固相清理口由密封儲集罐下部延伸出的圓管和密封法蘭共同組成。

作為本發明的一種優選方案，所述調壓管路和安全管路的進口端分別焊接于固定法蘭的中部的預留孔上。

作為本發明的一種優選方案，所述安全閥為電磁閥，且與電磁繼電器相連作為被控制系統，電磁繼電器控制系統為壓力傳感器。