隔熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種隔熱裝置，包括：管線，以及依次套設(shè)在所述管線上的第一壓帽、接頭、螺紋密封管和第二壓帽；所述第一壓帽一端與所述接頭的一端連接；所述接頭的另一端與所述螺紋密封管的一端連接，所述螺紋密封管的另一端與所述第二壓帽連接，在所述螺紋密封管和所述管線之間形成密封空間，當(dāng)所述隔熱裝置設(shè)置在模型釜壁中時(shí)，通過螺紋密封管在管線和模型釜壁之間形成一定的密封空間，避免在管線中注入流體的熱量由于熱傳導(dǎo)和熱輻射從金屬的模型釜壁散失，并且不會(huì)改變模型內(nèi)部的環(huán)境溫度。
【專利說明】
隔熱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及石油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隔熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在稠油熱采領(lǐng)域，許多物理模擬試驗(yàn)中需要向模型內(nèi)部注入流體(液體或氣體)。由于稠油粘度對(duì)溫度有極強(qiáng)的敏感性，在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，稠油粘度會(huì)大幅降低，從而有利于稠油的開采，因此在注入過程中需要將流體加熱到某一特定溫度，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)開采條件的模擬。然而由于實(shí)驗(yàn)過程中往往涉及到高溫高壓，模型主體因耐溫耐壓設(shè)計(jì)使得模型具有一定的壁厚，而且制作模型的金屬具有良好的導(dǎo)熱性。在液體或氣體流經(jīng)模型釜壁時(shí)，流體熱量沿著模型釜壁向外散失，致使注入液體或氣體進(jìn)入模型內(nèi)部時(shí)，造成注入溫度的降低，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求的溫度。
[0003]為了保證注入模型內(nèi)的熱流體(液體或氣體)的溫度，目前提供下面兩種方式，第一種:在模型釜體上包覆加熱套或者將釜體整體置于保溫箱中，改善模型釜體溫度從而減少注入溫度的降低。具體做法是在實(shí)驗(yàn)過程中，在模型外部包上一層電加熱套，將電加熱套的溫度設(shè)置成實(shí)驗(yàn)要求的溫度，通過對(duì)模型釜體持續(xù)的電加熱來保證實(shí)驗(yàn)溫度;或者是把模型整個(gè)放置于恒溫箱中，并將恒溫箱的溫度設(shè)置成實(shí)驗(yàn)要求的溫度。第二種:在注入流體的管線上包覆加熱帶，以管線伴熱的形式對(duì)注入流體進(jìn)行加熱，加熱帶通過溫控儀外接電源來控制加熱溫度。
[0004]然而，上述的第一種方式可改善液體及氣體流經(jīng)釜體時(shí)所產(chǎn)生的溫度降低，但同時(shí)會(huì)對(duì)模型內(nèi)部溫度產(chǎn)生影響，改變模型模擬環(huán)境條件;第二種方式可以保證流體在注入過程中到達(dá)模型壁之前的溫度，但是仍然不能解決由于模型壁導(dǎo)熱而造成流體溫度降低的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的隔熱裝置，用于解決上述幾種方式中流體溫度通過模型釜壁散失和改變了模型內(nèi)部環(huán)境溫度的問題。
[0006]本實(shí)用新型第一方面提供一種隔熱裝置，包括:管線，以及依次套設(shè)在所述管線上的第一壓帽、接頭、螺紋密封管和第二壓帽；所述第一壓帽一端與所述接頭的一端連接;所述接頭的另一端與所述螺紋密封管的一端連接，所述螺紋密封管的另一端與所述第二壓帽連接，在所述螺紋密封管和所述管線之間形成密封空間，所述密封空間用于避免所述管線中的流體溫度通過模型釜壁散失。
[0007]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中，所述螺紋密封管內(nèi)填充絕熱材料。
[0008]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中，所述密封空間中填充絕熱材料。
[0009]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中，所述第一壓帽和所述接頭之間通過螺紋連接；所述接頭與所述螺紋密封管之間通過螺紋連接;所述螺紋密封管與所述第二壓帽之間通過螺紋連接。
[0010]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中，所述隔熱裝置還包括:第一卡套和第二卡套;所述第一卡套設(shè)置在所述第一壓帽和所述接頭之間，用于將所述第一壓帽和所述接頭之間進(jìn)行密封;所述第二卡套設(shè)置在所述螺紋密封管和所述第二壓帽之間，用于將所述螺紋密封管和所述第二壓帽之間進(jìn)行密封。
[0011]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中，所述第一卡套和所述第二卡套的材質(zhì)為橡膠。
[0012]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中，所述絕熱材料為導(dǎo)熱系數(shù)為0.03W/m.K的涂料。
[0013]本實(shí)用新型提供的隔熱裝置，具體包括管線和依次套設(shè)在管線外的第一壓帽，接頭，螺紋密封管以及第二壓帽，相鄰結(jié)構(gòu)之間依次連接，在管線和螺紋密封管之間形成一定的密封空間，該密封空間中可注入隔熱材料，通過該密封空間，實(shí)現(xiàn)該隔熱裝置在使用過程中，管線中的流體的溫度不會(huì)通過模型釜壁散失，并且使用該隔熱裝置不會(huì)對(duì)模型本身的環(huán)境溫度造成影響。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置實(shí)施例的應(yīng)用示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置入口端和出口端溫度示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明:
[0019]1:管線；
[0020]2:第一壓帽；
[0021]3:接頭；
[0022]4:螺紋密封管；
[0023]5:第二壓帽；
[0024]6:第一^^套；
[0025]7:第二卡套；
[0026]8:模型釜壁；
[0027]9:模擬井；
[0028]10:射孔。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0030]圖1為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置實(shí)施例的應(yīng)用示意圖。如圖1和圖2所示，該隔熱裝置包括:
[0031]管線I，以及依次套設(shè)在所述管線I上的第一壓帽2、接頭3、螺紋密封管4和第二壓帽5;所述第一壓帽2—端與所述接頭3的一端連接;所述接頭3的另一端與所述螺紋密封管4的一端連接，所述螺紋密封管4的另一端與所述第二壓帽5連接，在所述螺紋密封管4和所述管線I之間形成密封空間，當(dāng)所述隔熱裝置設(shè)置在模型釜壁8中時(shí)，所述密封空間可避免所述管線中的流體溫度通過所述模型釜壁8散失，即所述密封空間用于避免所述管線中的流體溫度通過模型釜壁8散失。
[0032]在本實(shí)施例中，首先利用車床加工螺紋密封管4，保證金屬管內(nèi)部平行度，然后向管道內(nèi)澆筑隔熱保溫材料，即所述螺紋密封管4內(nèi)填充絕熱材料，將用于注入管線I伸進(jìn)該螺紋密封管4中，伸進(jìn)模型釜壁的部分可通過第二卡套7與第二壓帽5密封，該隔熱裝置在釜壁外部部分用接頭3將隔熱保溫材料與外部隔絕，再通過第一卡套6與第一壓帽2對(duì)管線I進(jìn)行密封，從而保證隔熱裝置自身密封性能，最后在使用過程中，可將該隔熱裝置通過螺紋與釜體密封。
[0033]在該方案中，螺紋密封管4和管線I之間有一定的密封空間(也稱為環(huán)空)，環(huán)空中填充隔熱材料，隔熱材料的外形類似于膠體。在填充隔熱材料的過程中，先擰上右側(cè)的壓帽(第二壓帽5)，但是先不擰緊。然后從左側(cè)向環(huán)空中填入隔熱材料。由于隔熱材料外形類似膠體，流動(dòng)性差，因此環(huán)空的空間不能太小(如圖1中所示即為螺紋密封管4的內(nèi)壁和管線I的外壁有一定的距離)，若直接用卡套密封的話密封性不太好，這是卡套密封的局限性。比如接頭3和管線I之間的空隙很小，就可以用卡套直接進(jìn)行密封。再比如第二卡套7，螺紋密封管4的右側(cè)與管線I結(jié)合處的空隙也很小，就可以直接用卡套密封。因此，為了更好的實(shí)現(xiàn)第一壓帽2和螺紋密封管4之間的密封，需要增加圖中的接頭3，該接頭3實(shí)際上最主要的作用是密封住環(huán)空里的隔熱材料。
[0034]使用過程中，通過卡套及壓帽將該隔熱裝置的管線I與外部注入管線連接?？蛇x的，在螺紋密封管與管線I之間形成的所述密封空間中還可以填充絕熱材料。
[0035]具體的，如圖1所示，所述第一壓帽2和所述接頭3之間通過螺紋連接;所述接頭3與所述螺紋密封管4之間通過螺紋連接;所述螺紋密封管4與所述第二壓帽5之間通過螺紋連接。
[0036]所述隔熱裝置還包括:第一卡套6和第二卡套7;所述第一卡套6設(shè)置在所述第一壓帽2和所述接頭3之間，用于將所述第一壓帽2和所述接頭3之間進(jìn)行密封;所述第二卡套7設(shè)置在所述螺紋密封管4和所述第二壓帽5之間，用于將所述螺紋密封管4和所述第二壓帽5之間進(jìn)行密封。
[0037]可選的，所述第一卡套6和所述第二卡套7的材質(zhì)為橡膠，可以對(duì)結(jié)構(gòu)之間進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)密封。
[0038]可選的，上述螺紋密封管中注入的所述絕熱材料為導(dǎo)熱系數(shù)為0.03W/m.K的涂料。
[0039]設(shè)計(jì)過程中，該隔熱裝置兩端卡套壓帽的使用，實(shí)現(xiàn)了該隔熱裝置自身的密封性能，同時(shí)避免了模型釜體內(nèi)部流體通過該裝置泄漏到釜體外部。
[0040]優(yōu)選的，螺紋密封管4采用美國國家管螺紋(Nat1nal(American)Pipe Thread，NPT)的密封結(jié)構(gòu)，具有很好的密封性能，與釜體NPT結(jié)構(gòu)相配合保證模型釜壁與隔熱裝置之間的密封性能。其中，NPT結(jié)構(gòu)是廣泛使用的管道密封結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的適用性。
[0041]該NPT結(jié)構(gòu)的螺紋密封管4與管線I之間填充絕熱材料具有很好的隔熱保溫性能，避免注入流體的熱量由于熱傳導(dǎo)和熱輻射而通過密封管向金屬模型釜壁散失，從而造成注入流體溫度的降低。該隔熱裝置(也可以稱為隔熱保溫裝置)中的隔熱材料是選用北京志盛威華化工有限公司生產(chǎn)的ZS-1耐高溫隔熱保溫涂料，材料的導(dǎo)熱系數(shù)僅有0.03ff/m.K，能夠有效地抑制并屏蔽輻射熱和傳導(dǎo)熱，從而保證注入流體的溫度。
[0042]如附圖1所示，該隔熱裝置主體為NPT的螺紋密封管4，接頭3，第一卡套6，第一壓帽2，注入管線I等組成。模型釜體外部一端為六方結(jié)構(gòu)，便于扳手固定，螺紋連接為NPT-3/8-18牙結(jié)構(gòu)，加熱棒另一端外徑為12mm，長度為75mm，管線外徑為3mm，長度200mm。使用過程中，注入管線通過壓帽、接頭卡套等與隔熱裝置主體連在一起形成整體的隔熱保溫裝置，再將隔熱保溫裝置整體通過NPT密封管(即圖中的螺紋密封管4)與釜壁進(jìn)行螺紋連接。圖2中注入管線的右端部分伸入模擬井9中，模擬井9與釜壁8也是螺紋連接，該模擬井9的井壁上有射孔10，注入流體通過井壁上的射孔10進(jìn)入到釜腔中。
[0043]為測(cè)試該新型的用于釜體隔熱保溫作用的隔熱裝置的適用性，分析其對(duì)注入熱流體的保溫效果，分別在室內(nèi)條件和高溫高壓條件下進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果如下:
[0044]室溫常壓試驗(yàn)中，連接好實(shí)驗(yàn)裝置并檢查氣密性后，通過蒸汽發(fā)生器注入熱水，設(shè)置蒸汽發(fā)生器出口端的溫度為100°C。注入管線從蒸汽發(fā)生器的出口端到模型釜壁外側(cè)包覆加熱帶，加熱帶的溫度通過溫控儀設(shè)置為100°C，不使用該隔熱裝置，使注入管線直接與釜壁接觸通過釜壁，測(cè)試得到注入管線出口端液體溫度僅為36 °C，液體在通過釜壁時(shí)溫度降低明顯。而在相同試驗(yàn)條件下使用該新型隔熱裝置時(shí)，測(cè)試得到注入管線出口端液體溫度能達(dá)到95°C左右，溫度降低不明顯，說明在常溫常壓下該隔熱裝置能夠起到有效的隔熱保溫作用，使流體在通過熱采模型釜壁后仍能保持滿足實(shí)驗(yàn)要求的溫度。
[0045]高溫高壓試驗(yàn)中，在注入管線出口端設(shè)置5MPa回壓并檢查裝置氣密性。通過蒸汽發(fā)生器注入蒸汽，設(shè)置蒸汽發(fā)生器出口端的溫度為260 V。注入管線從蒸汽發(fā)生器的出口端到模型釜壁外側(cè)包覆加熱帶，加熱帶的溫度通過溫控儀設(shè)置為260°C，多次測(cè)試注入管線出口端蒸汽溫度。測(cè)試結(jié)果表明，在不使用隔熱裝置時(shí)，注入管線出口端蒸汽溫度為160°C左右，溫度降幅在100°C左右，而使用隔熱裝置后，注入管線出口端蒸汽溫度保持在248°C左右，蒸汽溫度降低并不明顯。圖3為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置入口端和出口端溫度示意圖，如圖3所示，為了更好地驗(yàn)證該隔熱保溫裝置的保溫作用，改變注入蒸汽溫度做了多組試驗(yàn)，得到了多組隔熱保溫裝置入口端和出口端的溫度，繪制成圖3。圖3中數(shù)據(jù)擬合后呈線性關(guān)系，可以看出出口端溫度和入口端溫度相近，說明了該裝置的保溫作用。
[0046]試驗(yàn)結(jié)果表明隔熱裝置在高溫高壓下既能保持良好的密封性，能起到有效的隔熱保溫作用，使得在高溫高壓下，進(jìn)入熱采模型釜腔內(nèi)的蒸汽溫度仍能滿足實(shí)驗(yàn)要求。
[0047]本申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)了流體注入管線與模型釜體的密封，有效緩解了流體在流經(jīng)模型釜壁過程中通過熱輻射及熱傳導(dǎo)而散熱的現(xiàn)象，避免了流體溫度的大幅下降，同時(shí)還防止了釜體整體溫度發(fā)生變化從而改變釜腔內(nèi)部溫度，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件造成的影響。
[0048]該隔熱裝置的主要技術(shù)點(diǎn)包括:
[0049]1、使用套管結(jié)構(gòu)，在用于注入的管線I與NPT密封管4之間填裝絕熱材料，避免了實(shí)驗(yàn)過程中，流體注入管線I與模型釜壁8之間的直接接觸，從而避免了流體在通過模型釜壁時(shí)由于熱輻射以及熱傳導(dǎo)引起的流體溫度大幅降低；
[0050]2、實(shí)驗(yàn)過程中采用密封螺紋結(jié)構(gòu)，通過NPT密封螺紋實(shí)現(xiàn)了釜體與隔熱裝置之間連接的密封性能，通過卡套結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了隔熱保溫裝置自身的密封性能，從而使得流體在注入的過程中不會(huì)因?yàn)槊芊庑圆缓枚孤叮环矫姹苊饬肆黧w流量的損失，另一方面也起到了保持流體溫度的作用。
[0051]本方案中的隔熱裝置特別適用于稠油熱采實(shí)驗(yàn)中的物理模型釜體。在實(shí)驗(yàn)過程中，該隔熱裝置與流體注入管線密封連接在一起插入模型釜壁，流體通過注入管線進(jìn)入釜體腔內(nèi)，來完成稠油熱采實(shí)驗(yàn)。通過使用該隔熱保溫裝置，流體流經(jīng)釜體壁后在注入管線出口端仍能保持相當(dāng)?shù)臏囟?，與注入管線入口端流體的溫度相比降低不明顯，實(shí)現(xiàn)了對(duì)注入流體良好的隔熱保溫作用。
[0052]該隔熱裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作輕便、密封性能良好，能夠有效的保證不同注入速度、不同溫度和壓力條件下注入流體在實(shí)驗(yàn)過程中的溫度，使得注入流體的溫度滿足實(shí)驗(yàn)要求。使用該隔熱裝置不會(huì)對(duì)熱采物理模型內(nèi)部溫度造成重大改變，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件造成影響。同時(shí)，該裝置內(nèi)部填充了良好的絕熱材料，在使用過程中，不需要通過外接電源加熱注入管線來保持流體的溫度，避免了額外的功耗。
[0053]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隔熱裝置，其特征在于，包括:管線，以及依次套設(shè)在所述管線上的第一壓帽、接頭、螺紋密封管和第二壓帽;所述第一壓帽一端與所述接頭的一端連接;所述接頭的另一端與所述螺紋密封管的一端連接，所述螺紋密封管的另一端與所述第二壓帽連接，在所述螺紋密封管和所述管線之間形成密封空間，所述密封空間用于避免所述管線中的流體溫度通過模型釜壁散失。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱裝置，其特征在于，所述螺紋密封管內(nèi)填充絕熱材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱裝置，其特征在于，所述密封空間中填充絕熱材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔熱裝置，其特征在于，所述第一壓帽和所述接頭之間通過螺紋連接;所述接頭與所述螺紋密封管之間通過螺紋連接;所述螺紋密封管與所述第二壓帽之間通過螺紋連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隔熱裝置，其特征在于，所述隔熱裝置還包括:第一卡套和第二卡套;所述第一卡套設(shè)置在所述第一壓帽和所述接頭之間，用于將所述第一壓帽和所述接頭之間進(jìn)行密封;所述第二卡套設(shè)置在所述螺紋密封管和所述第二壓帽之間，用于將所述螺紋密封管和所述第二壓帽之間進(jìn)行密封。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隔熱裝置，其特征在于，所述第一卡套和所述第二卡套的材質(zhì)為不銹鋼。7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的隔熱裝置，其特征在于，所述絕熱材料為導(dǎo)熱系數(shù)為.0.03ff/m.K的涂料。
【文檔編號(hào)】F16L5/08GK205504228SQ201620047063
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月18日
【發(fā)明人】龐占喜, 吳正彬, 劉慧卿, 高鋒, 杜軍軍
【申請(qǐng)人】中國石油大學(xué)(北京), 北京瑞萊博石油技術(shù)有限公司