一種開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，包括管道循環(huán)模塊通過(guò)管道分別連接有溫度控制模塊、氣體注入模塊、液體注入模塊、調(diào)壓模塊和數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊；數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊還分別通過(guò)管道與溫度控制模塊、氣體注入模塊液體注入模塊、調(diào)壓模塊。能夠?qū)崿F(xiàn)水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模擬實(shí)驗(yàn)，為水合物開采時(shí)井管因?yàn)樗衔锒紊?、聚集而堵塞的機(jī)理研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)。
【專利說(shuō)明】
一種開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于非常規(guī)油氣藏開發(fā)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物開采受到各國(guó)政府、高校和研究機(jī)構(gòu)的高度重視，已經(jīng)成為非常規(guī)油氣藏工程的研究熱點(diǎn)。我國(guó)南海海域蘊(yùn)含著豐富的水合物資源，海域水合物試開采的實(shí)施迫在眉睫。然而，我們對(duì)天然氣水合物的開采機(jī)理仍然缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，特別是在開采過(guò)程中水合物二次生成而堵塞開采井管的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面無(wú)法滿足工程實(shí)際需求。
[0003]在天然氣水合物開采現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，由于現(xiàn)有的氣液分離技術(shù)的限制，產(chǎn)水管道中不可能完全不含甲烷。如果水合物試開采長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行，產(chǎn)水管道中未分離的甲烷和海水有可能再次生成水合物，待水合物含量增加至一定程度時(shí)就會(huì)堵塞管道，引起開采井的井底壓力降低失效，進(jìn)而會(huì)引起水合物試開采的被迫停止。如果是有產(chǎn)水管道直角轉(zhuǎn)彎的流動(dòng)死區(qū)，上述堵塞的風(fēng)險(xiǎn)更大。因此，開采井管存在著因?yàn)樗衔锒紊啥氯娘L(fēng)險(xiǎn)，十分有必要開展相關(guān)研究工作對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，為實(shí)現(xiàn)水合物中長(zhǎng)期開采提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。
[0004]由于天然氣水合物開采的風(fēng)險(xiǎn)性和技術(shù)性均較高，并且需要高額的開支和長(zhǎng)期的準(zhǔn)備，水合物開采技術(shù)研究仍以室內(nèi)實(shí)驗(yàn)為主。目前，針對(duì)水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估而設(shè)計(jì)建造的實(shí)驗(yàn)裝置尚未見(jiàn)報(bào)道，嚴(yán)重限制了水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)?zāi)M工作，水合物開采仍然存在著開采井管堵塞的威脅。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，可用于開展水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)?zāi)M工作。該套可視化裝置整體布置于步入式冷庫(kù)中，能夠模擬開采豎直井管以及直角拐彎連接處的氣液固三相流體流動(dòng)過(guò)程，能夠提供一定梯度的溫度條件來(lái)模擬實(shí)際的地層溫度條件，采用高速攝像機(jī)實(shí)時(shí)觀察管道內(nèi)水合物二次生成的情況，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溫度、壓力和流量等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終為水合物二次生成堵塞開采盡管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作提供一個(gè)可靠的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，形成一套風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，包括管道循環(huán)模塊通過(guò)管道分別連接有溫度控制模塊、氣體注入模塊、液體注入模塊、調(diào)壓模塊和數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊;數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊還分別通過(guò)管道與溫度控制模塊、氣體注入模塊、液體注入模塊、調(diào)壓模塊。
[0007]進(jìn)一步地，管道循環(huán)模塊包括可視化管道、金屬盤管和循環(huán)栗；
[0008]可視化管道包括通過(guò)直角彎頭連接的水平管道和豎直管道，水平管道設(shè)置有4根，豎直管道設(shè)置有3根，水平管道和豎直管道交替設(shè)置且首尾相接；
[0009]在設(shè)置于兩端的水平管道中，其中的一根水平管道通過(guò)管道依次連接有循環(huán)栗和金屬盤管，金屬盤管設(shè)置于溫度控制模塊內(nèi)；金屬盤管的另一端與另一根水平管道相連接，在該水平管道上且在該水平管道與豎直管的連接處通過(guò)管道連接有調(diào)壓模塊。
[0010]進(jìn)一步地，金屬盤管采用衛(wèi)生級(jí)316鋼材質(zhì)，不透明，其內(nèi)直徑為10mm，總長(zhǎng)度為30m，耐壓15MPa，采用盤管的形式，其盤繞直徑為460mm，盤繞圈數(shù)為21圈，盤繞高度為560mmo
[0011 ]進(jìn)一步地，溫度控制模塊包括相連接的制冷機(jī)組和恒溫水浴罐，恒溫水浴罐內(nèi)設(shè)置有金屬盤管，恒溫水浴罐上設(shè)置有恒溫水浴蓋。
[0012]進(jìn)一步地，氣體注入模塊包括真空栗、甲烷氣瓶、回壓閥、第二壓力表；
[0013]甲烷氣瓶通過(guò)管道依次連接有回壓閥、真空栗，回壓閥和真空栗之間連接有支管；支管的另一端與水平管道相連接，支管上設(shè)置有截止閥；甲烷氣瓶和回壓閥之間設(shè)置有第二壓力表。
[0014]進(jìn)一步地，調(diào)壓模塊包括第一液體容器、第一高壓注入栗、活塞容器和第一壓力表;活塞容器的一端通過(guò)管道與水平管道相連接，活塞容器的另一端通過(guò)管道依次連接有第一壓力表、高壓注入栗和液體容器。
[0015]進(jìn)一步地，液體注入模塊包括第二液體容器、第二高壓注入栗和第三壓力表;第二高壓注入栗的一端通過(guò)管道穿過(guò)金屬盤管與真空栗及支管的連接處相連接，第二高壓注入栗和金屬盤管之間設(shè)置有第三壓力表;第二高壓注入栗的另一端通過(guò)管道連接有第二液體容器。
[0016]進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊包括第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一溫度探頭、第二溫度探頭、第一液體流量計(jì)、第二液體流量計(jì)、第三液體流量計(jì)、氣體流量計(jì)、第一攝像機(jī)、第二攝像機(jī)、第三攝像機(jī)和計(jì)算機(jī);計(jì)算機(jī)分別通過(guò)導(dǎo)線連接有第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一溫度探頭、第二溫度探頭、第一液體流量計(jì)、第二液體流量計(jì)、第三液體流量計(jì)、氣體流量計(jì)、第一攝像機(jī)、第二攝像機(jī)和第三攝像機(jī)；
[0017]3根豎直管道處分別設(shè)置有第一攝像機(jī)、第二攝像機(jī)和第三攝像機(jī);設(shè)置于兩端的水平管道上分別設(shè)置有第一溫度探頭和第二溫度探頭；
[0018]支管與水平管道的連接處設(shè)置有第一壓力傳感器;循環(huán)栗和水平管道之間設(shè)置有第二壓力傳感器；
[0019]真空栗與支管的連接處以及回壓閥之間設(shè)置有氣體流量計(jì)；
[0020]金屬盤管的兩端的出口處分別設(shè)置有第二液體流量計(jì)和第三液體流量計(jì);氣體流量計(jì)、真空栗和支管的連接處與第三壓力表之間設(shè)置有第一液體流量計(jì)。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:這種天然氣水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可視化裝置整體安放于步入式冷庫(kù)中，主要由管道循環(huán)模塊、溫度控制模塊、氣體注入模塊、液體注入模塊、調(diào)壓模塊和數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊組成。該裝置的亮點(diǎn)是在可視化管道中同時(shí)實(shí)現(xiàn)水平流動(dòng)、豎直流動(dòng)以及直角拐彎流動(dòng)三種區(qū)域內(nèi)水合物生成、聚集過(guò)程的模擬，并且能夠模擬符合自然情況的溫度梯度條件。管道循環(huán)模塊，特別是總長(zhǎng)度為9m的可視化管道是水合物生成以及聚集過(guò)程模擬的主要場(chǎng)所，并且安裝有系列的溫度探頭和壓力傳感器，外部布置兩臺(tái)普通攝像機(jī)和一臺(tái)高清攝像機(jī)，是該裝置的核心部件;溫度控制模塊為水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供一個(gè)精確恒定的溫度梯度條件;液體供給模塊提供水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估所需的孔隙水;氣體供給模塊提供水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估所需的氣體;調(diào)壓模塊為水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供準(zhǔn)確恒定的下游壓力;數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊采集并存儲(chǔ)水合物分布情況、溫度和壓力等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0023]1、能夠提供符合自然情況的外界溫度梯度條件；
[0024]2、同時(shí)模擬水平流動(dòng)、豎直流動(dòng)和直角拐彎流動(dòng)三種區(qū)域內(nèi)水合物二次生成、聚集過(guò)程；
[0025]3、數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)測(cè)量與持續(xù)存儲(chǔ)，并配備專業(yè)分析軟件；
[0026]4、可視化裝置能夠?qū)崿F(xiàn)水合物二次生成堵塞開采井管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模擬實(shí)驗(yàn)，為水合物開采時(shí)井管因?yàn)樗衔锒紊?、聚集而堵塞的機(jī)理研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本實(shí)用新型開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖2是本實(shí)用新型開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中，1.可視化管道；1-1.水平管道；1-2.豎直管道;2-1.第一攝像機(jī);2-2.第二攝像機(jī);2-3.第三攝像機(jī);3.直角彎頭;4.活塞容器;5.第一高壓注入栗;6.第一液體容器;7.真空栗;8.氣體流量計(jì);9.回壓閥；10.甲烷氣瓶；11.第二液體容器；12.第二高壓注入栗；13.制冷機(jī)組;14.恒溫水浴罐;15.恒溫水浴蓋;16.金屬盤管；17-1.第一液體流量計(jì)；17_2.第二液體流量計(jì)；17-3.第三液體流量計(jì)；18.循環(huán)栗；19.步入式冷庫(kù);20.計(jì)算機(jī);21_1.第一壓力表;21-2.第二壓力表;21-3.第三壓力表;22-1.第一壓力傳感器;22-2.第二壓力傳感器;23-1.第一溫度探頭;23-2.第二溫度探頭;24.截止閥；25.管道循環(huán)模塊;26.溫度控制模塊;27.氣體注入模塊;28.液體注入模塊;29.調(diào)壓模塊;30.數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊，31.支管，32.儲(chǔ)液罐。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]本實(shí)用新型公開了一種開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，如圖1所示，包括管道循環(huán)模塊25、溫度控制模塊26、氣體注入模塊27、液體注入模塊28、調(diào)壓模塊29和數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊30;管道循環(huán)模塊25和數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊30分別通過(guò)管道連接于溫度控制模塊26、氣體注入模塊27、液體注入模塊28、調(diào)壓模塊29。
[0033]如圖2所示，管道循環(huán)模塊25包括可視化管道1、金屬盤管16和循環(huán)栗18;
[0034]可視化管道I包括通過(guò)直角彎頭3連接的水平管道1-1和豎直管道1-2，水平管道1-1設(shè)置有4根，豎直管道1-2設(shè)置有3根，水平管道1-1和豎直管道1-2交替設(shè)置且首尾相接，在設(shè)置于兩端的水平管道1-1中，其中的一根水平管道1-1通過(guò)管道依次連接有循環(huán)栗18和金屬盤管16，金屬盤管16設(shè)置于溫度控制模塊26內(nèi)；金屬盤管16內(nèi)設(shè)置有儲(chǔ)液罐32，所述儲(chǔ)液罐32與金屬盤管16相連通(因做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要的液體量較大，僅管路中的液體肯定不夠，為了能提供足夠的恒定溫度的實(shí)驗(yàn)用液體，就在恒溫水浴槽內(nèi)加裝一個(gè)小型的儲(chǔ)液罐，做緩沖用。儲(chǔ)液罐正常情況下是密封的，儲(chǔ)液罐外圍水浴槽中存在低溫制冷液，給儲(chǔ)液罐降溫)，金屬盤管16的另一端與另一根水平管道1-1相連接，在該水平管道1-1上且在該水平管道1-1與豎直管道1-2的連接處通過(guò)管道連接有調(diào)壓模塊29。
[0035]金屬盤管16采用衛(wèi)生級(jí)316鋼材質(zhì)，不透明，其內(nèi)直徑為10mm，總長(zhǎng)度為30m，耐壓15MPa，采用盤管的形式，其盤繞直徑為460mm，盤繞圈數(shù)為21圈，盤繞高度為560mm。
[0036]溫度控制模塊26包括相連接的制冷機(jī)組13和恒溫水浴罐14，恒溫水浴罐14內(nèi)設(shè)置有金屬盤管16，恒溫水浴罐14上設(shè)置有恒溫水浴蓋15。
[0037]氣體注入模塊27包括真空栗7、甲烷氣瓶10、回壓閥9、第二壓力表21-2;
[0038]甲烷氣瓶10通過(guò)管道依次連接有回壓閥9、真空栗7，回壓閥9和真空栗7之間連接有支管31;支管31的另一端與水平管道1-1相連接，支管31上設(shè)置有截止閥24;甲烷氣瓶10和回壓閥9之間設(shè)置有第二壓力表21-2。
[0039]調(diào)壓模塊29包括第一液體容器6、第一高壓注入栗5、活塞容器4和第一壓力表21-1;活塞容器4的一端通過(guò)管道與水平管道1-1相連接，活塞容器4的另一端通過(guò)管道依次連接有第一壓力表21-1、高壓注入栗5和液體容器6。
[0040]液體注入模塊28包括第二液體容器11、第二高壓注入栗12和第三壓力表21-3;第二高壓注入栗12的一端通過(guò)管道穿過(guò)金屬盤管16與真空栗7及支管31的連接處相連接，第二高壓注入栗12和金屬盤管16之間設(shè)置有第三壓力表21-3;第二高壓注入栗12的另一端通過(guò)管道連接有第二液體容器11。
[0041]如圖3所示，數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊30包括第一壓力傳感器22-1、第二壓力傳感器22-
2、第一溫度探頭23-1、第二溫度探頭23-2、第一液體流量計(jì)17-1、第二液體流量計(jì)17_2、第三液體流量計(jì)17-3、氣體流量計(jì)8、第一攝像機(jī)2-1、第二攝像機(jī)2-2、第三攝像機(jī)2-3和計(jì)算機(jī)20;計(jì)算機(jī)20分別通過(guò)導(dǎo)線連接有第一壓力傳感器22-1、第二壓力傳感器22-2、第一溫度探頭23-1、第二溫度探頭23-2、第一液體流量計(jì)17-1、第二液體流量計(jì)17-2、第三液體流量計(jì)17-3、氣體流量計(jì)8、第一攝像機(jī)2-1、第二攝像機(jī)2-2和第三攝像機(jī)2-3;
[0042]3根豎直管道1-2處分別設(shè)置有第一攝像機(jī)2-1、第二攝像機(jī)2-2和第三攝像機(jī)2-3;設(shè)置于兩端的水平管道1-1上分別設(shè)置有第一溫度探頭23-1和第二溫度探頭23-2;
[0043]支管31與水平管道1-1的連接處設(shè)置有第一壓力傳感器22-1;循環(huán)栗18和水平管道1-1之間設(shè)置有第二壓力傳感器22-2;
[0044]真空栗7與支管31的連接處以及回壓閥9之間設(shè)置有氣體流量計(jì)8;
[0045]金屬盤管16的兩端的出口處分別設(shè)置有第二液體流量計(jì)17-2和第三液體流量計(jì)17-3;氣體流量計(jì)8、真空栗7和支管31的連接處與第三壓力表21-3之間設(shè)置有第一液體流量計(jì)17-1。
[0046]本裝置的實(shí)施步驟如下:
[0047]I)連接可視化管道I和金屬盤管16，組成循環(huán)管道，開啟真空栗7對(duì)系統(tǒng)抽真空；
[0048]2)采用高壓注入栗5將活塞式中間容器4中的水注入至可視化管道I和金屬盤管16組成的循環(huán)管道內(nèi)，使管道內(nèi)部的壓力達(dá)到2MPa;
[0049]3)開啟高壓注入栗18，使循環(huán)管道內(nèi)的水開始循環(huán)流動(dòng)；
[0050]4)開啟制冷機(jī)組13對(duì)恒溫水浴罐14中的冷媒進(jìn)行降溫，進(jìn)而降低金屬盤管16中的水的溫度，目標(biāo)溫度設(shè)置為1°C，經(jīng)過(guò)降溫處理的水從金屬盤管16底部流出進(jìn)入可視管道I，流動(dòng)過(guò)程中與外界環(huán)境進(jìn)行熱交換，沿管道軸向上存在一個(gè)溫度梯度；
[0051]5)流動(dòng)穩(wěn)定以及溫度變化較小時(shí)，開啟氣瓶10，經(jīng)過(guò)回壓閥9和氣體流量計(jì)8將甲烷氣體注入循環(huán)管道，使其壓力增加至4MPa以上，甲烷氣和水開始循環(huán)流動(dòng)，水合物開始生成、聚集；
[0052]6)在水合物生成與聚集的過(guò)程中采用第一攝像機(jī)2-1、第二攝像機(jī)2-2和第三攝像機(jī)2-3實(shí)時(shí)觀察水合物二次生成的情況，采用第一溫度探頭23-1和第二溫度探頭23-2實(shí)時(shí)測(cè)量可視化管道內(nèi)溫度的變化，采用第一壓力傳感器22-1和第二壓力傳感器22-2實(shí)時(shí)測(cè)量可視化管道內(nèi)壓力的變化；
[0053]7)根據(jù)產(chǎn)水管道內(nèi)壓力的變化，再次打開氣瓶10，經(jīng)過(guò)回壓閥9和氣體流量計(jì)8向循環(huán)管道內(nèi)注入甲烷，保證其溫度和壓力滿足水合物相平衡條件。
[0054]其中，本項(xiàng)發(fā)明的可視化裝置主要包括管道循環(huán)模塊25、溫度控制模塊26、氣體注入模塊27、液體注入模塊28、調(diào)壓模塊29和數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊30。
[0055]所述的管道循環(huán)模塊25用于實(shí)現(xiàn)水和甲烷氣在豎直和水平管道以及直角拐彎內(nèi)的氣液循環(huán)，能夠?qū)崿F(xiàn)管路的溫度梯度模擬及可視化監(jiān)測(cè)，主要由可視化管道1、金屬盤管16、循環(huán)栗18和截止閥部件組成。所述的可視化管道I采用先進(jìn)的高科技納米技術(shù)高分子聚氨酯加丙烯酸材料，模具整體制作，耐壓15MPa，管壁全部透明，便于觀察測(cè)量，其內(nèi)直徑為10mm，總長(zhǎng)度為9m，總體布置4個(gè)水平管道(長(zhǎng)度均為1800mm)、3個(gè)豎直管道(長(zhǎng)度均為600mm)以及6個(gè)直角彎頭3，可視化管道I外部安裝透明防爆裝置以確保實(shí)驗(yàn)人員的安全;所述的金屬盤管16整體布置于恒溫水浴內(nèi)，采用衛(wèi)生級(jí)316鋼材質(zhì)，不透明，其內(nèi)直徑為10mm，總長(zhǎng)度為30m，耐壓15MPa，米用盤管的形式，其盤繞直徑為460mm，盤繞圈數(shù)為21圈，盤繞高度為560mm，金屬管安裝10mm X 16mm的可視窗觀察水合物生成情況;所述的循環(huán)栗18為進(jìn)口外嚙合式齒輪循環(huán)容積栗，流量范圍是0.1?2400L/min，耐壓20MPa，安裝于可視化管道I的最下端;第一液體流量計(jì)17-1、第二液體流量計(jì)17-2和第三液體流量計(jì)17-3為壓差式科里奧利流量計(jì)。
[0056]溫度控制模塊26用于提供實(shí)驗(yàn)所需的低溫環(huán)境，溫度控制范圍是_20°C到室溫，控制精度為±0.05°C，主要由恒溫水浴罐14和制冷機(jī)組13等組成。所述的恒溫水浴罐14是金屬盤管16和冷媒進(jìn)行熱交換的場(chǎng)所，其內(nèi)部直徑為500_，高度為700_，外部直徑為600_，高為820mm，罐體采用不銹鋼材質(zhì)，低溫夾層采用聚氨酯發(fā)泡劑發(fā)泡，冷媒從罐體上部進(jìn)入并由下部排出，采用循環(huán)流動(dòng)的方式保證溫度均勻。所述的制冷機(jī)組13能夠在I小時(shí)內(nèi)將恒溫水浴罐14內(nèi)冷媒溫度從常溫降低至-20°C。
[0057]所述的氣體注入模塊27主要包括真空栗7、甲烷氣瓶10、氣體減壓閥(回壓閥9)，注入耐壓15MPa，氣體計(jì)量精度為0.05%。所述的真空栗7具有轉(zhuǎn)速小、體積小、重量輕和噪音低等優(yōu)點(diǎn);設(shè)有停栗防回油裝置，方便啟動(dòng);設(shè)有油霧捕捉器，避免污染環(huán)境。
[0058]液體注入模塊28主要由第二液體容器11、第二高壓注入栗12、第三壓力表21_3和截止閥等組成，注入耐壓20MPa，注液速率上限不小于200mL/min，注入液體計(jì)量精度為土0.25mL/min。所述的第二液體容器11為常壓圓柱形容器，內(nèi)部腔體的直徑為250_，高度為400mm;所述的中間容器的設(shè)計(jì)壓力為15MPa，采用圓柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部腔體的直徑為160mm，高度為500mm;所述的第二高壓注入栗12采用雙栗體形式，恒速恒流，最大流量可達(dá)400mL/min，最大壓力為40MPa，最高可以達(dá)到285°C，觸濕部件均采用不銹鋼材質(zhì)。
[0059]調(diào)壓模塊29主要包括活塞容器4、第一高壓注入栗5、第一液體容器6和截止閥等。用活塞容器4調(diào)壓，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)入循環(huán)管路計(jì)量的液體及氣體量不流失與增加，也就是參與實(shí)驗(yàn)的組分不變，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的精度及數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性要求。第一高壓注入栗5為雙栗體形式，恒速恒壓，自帶液體容器，栗體能夠耐壓20MPa，注入速率上限為50mL/min，壓力精度為
0.05%；所述的活塞容器設(shè)計(jì)壓力為15MPa，體積為500mL。
[0060]數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊30主要由第一壓力傳感器22-1、第二壓力傳感器22-2、第一溫度探頭23-1、第二溫度探頭23-2、第一液體流量計(jì)17-1、第二液體流量計(jì)17-2、第三液體流量計(jì)17-3、氣體流量計(jì)8、第一攝像機(jī)2-1、第二攝像機(jī)2-2、第三攝像機(jī)2_3和計(jì)算機(jī)20組成。第一溫度探頭23-1和第二溫度探頭23-2量程為-200?500 °C，精度為± 0.05°C ;第一壓力傳感器22-1和第二壓力傳感器22-2的量程為25MPa，精度為土 0.1MPa;所述的高速攝像機(jī)共I臺(tái)(第二攝像機(jī)2-2)，最高分辨率可達(dá)150萬(wàn)像素，圖像拍攝速率可達(dá)180000幀/秒，圖像內(nèi)存為32G，千兆網(wǎng)線連接傳輸或者USB2.0連接傳輸，配置專用軟件實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)化操作;所述的普通攝像機(jī)共2臺(tái)(第二攝像機(jī)2-2、第三攝像機(jī)2-3)，傳感器像素大于1500萬(wàn)，動(dòng)態(tài)有效像素大于800萬(wàn)(16:9)，光學(xué)變焦倍數(shù)為10x，數(shù)碼變焦倍數(shù)為120x;數(shù)據(jù)采集軟件I套，數(shù)據(jù)采集記錄持續(xù)運(yùn)行時(shí)間不少于6個(gè)月，數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間間隔可調(diào)。
[0061]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以對(duì)其作出種種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，其特征在于，包括管道循環(huán)模塊(25)、溫度控制模塊(26)、氣體注入模塊(27)、液體注入模塊(28)、調(diào)壓模塊(29)和數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊(30);所述管道循環(huán)模塊(25)和數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊(30)分別通過(guò)管道連接于溫度控制模塊(26)、氣體注入模塊(27)、液體注入模塊(28)、調(diào)壓模塊(29)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，其特征在于，所述管道循環(huán)模塊(25)包括可視化管道(I)、金屬盤管(16)和循環(huán)栗(18); 所述可視化管道(I)包括通過(guò)直角彎頭(3)連接的水平管道(1-1)和豎直管道(1-2)，所述水平管道(1-1)設(shè)置有4根，豎直管道(1-2)設(shè)置有3根，所述水平管道(1-1)和豎直管道(1-2)交替設(shè)置且首尾相接， 在設(shè)置于兩端的水平管道(1-1)中，其中的一根水平管道(1-1)通過(guò)管道依次連接有循環(huán)栗(18)和金屬盤管(16)，所述金屬盤管(16)設(shè)置于溫度控制模塊(26)內(nèi)；所述金屬盤管(16)的另一端與另一根水平管道(1-1)相連接，在該水平管道(1-1)上且在該水平管道(1-1)與豎直管道(1-2)的連接處通過(guò)管道連接有調(diào)壓模塊(29)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，其特征在于，所述金屬盤管(16)采用衛(wèi)生級(jí)316鋼材質(zhì)，不透明，其內(nèi)直徑為10mm，總長(zhǎng)度為30m，耐壓15MPa，采用盤管的形式，其盤繞直徑為460mm，盤繞圈數(shù)為21圈，盤繞高度為560mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，其特征在于，所述溫度控制模塊(26)包括相連接的制冷機(jī)組(13)和恒溫水浴罐(14)，所述恒溫水浴罐(14)內(nèi)設(shè)置有金屬盤管(16)，所述恒溫水浴罐(14)上設(shè)置有恒溫水浴蓋(15)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，其特征在于，所述氣體注入模塊(27)包括真空栗(7)、甲烷氣瓶(10)、回壓閥(9)、第二壓力表(21-2)； 所述甲烷氣瓶(10)通過(guò)管道依次連接有回壓閥(9)、真空栗(7)，所述回壓閥(9)和真空栗(7)之間連接有支管(31);所述支管(31)的另一端與水平管道(1-1)相連接，所述支管(31)上設(shè)置有截止閥(24);所述甲烷氣瓶(10)和回壓閥(9)之間設(shè)置有第二壓力表(21-2)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，其特征在于，所述調(diào)壓模塊(29)包括第一液體容器(6)、第一高壓注入栗(5)、活塞容器(4)和第一壓力表(21-1);所述活塞容器(4)的一端通過(guò)管道與水平管道(1-1)相連接，所述活塞容器(4)的另一端通過(guò)管道依次連接有第一壓力表(21-1)、高壓注入栗(5)和液體容器(6)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，其特征在于，所述液體注入模塊(28)包括第二液體容器(11)、第二高壓注入栗(12)和第三壓力表(21-3);所述第二高壓注入栗(12)的一端通過(guò)管道穿過(guò)金屬盤管(16)與真空栗(7)及支管(31)的連接處相連接，所述第二高壓注入栗(12)和金屬盤管(16)之間設(shè)置有第三壓力表(21-3);所述第二高壓注入栗(12)的另一端通過(guò)管道連接有第二液體容器(11)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采井管中水合物二次生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)測(cè)量采集模塊(30)包括第一壓力傳感器(22-1)、第二壓力傳感器(22-2)、第一溫度探頭(23-1)、第二溫度探頭(23-2)、第一液體流量計(jì)(17-1)、第二液體流量計(jì)(17-2)、第三液體流量計(jì)(17-3)、氣體流量計(jì)(8)、第一攝像機(jī)(2-1)、第二攝像機(jī)(2-2)、第三攝像機(jī)(2-3)和計(jì)算機(jī)(20);所述計(jì)算機(jī)(20)分別通過(guò)導(dǎo)線連接有第一壓力傳感器(22-1)、第二壓力傳感器(22-2)、第一溫度探頭(23-1)、第二溫度探頭(23-2)、第一液體流量計(jì)(17-1)、第二液體流量計(jì)(17-2)、第三液體流量計(jì)(17-3)、氣體流量計(jì)(8)、第一攝像機(jī)(2-1)、第二攝像機(jī)(2-2)和第二攝像機(jī)(2_3)； 所述第一攝像機(jī)(2-1)、第二攝像機(jī)(2-2)和第三攝像機(jī)(2-3)分別位于三根豎直管道(1_2)； 所述第一溫度探頭(23-1)和第二溫度探頭(23-2)分別位于兩端的水平管道(1-1);所述第一壓力傳感器(22-1)位于支管(31)與一根水平管道(1-1)的連接處;所述第二壓力傳感器(22-2)位于循環(huán)栗(18)和一根水平管道(1-1)之間； 所述氣體流量計(jì)(8)位于真空栗(7)與支管(31)的連接處以及回壓閥(9)之間； 所述第一液體流量計(jì)(17-1)位于氣體流量計(jì)(8)、真空栗(7)和支管(31)的連接處與第三壓力表(21-3)之間； 所述第二液體流量計(jì)(17-2)和第三液體流量計(jì)(17-3)分別位于金屬盤管(16)兩端的出口處。
【文檔編號(hào)】G01N21/84GK205643176SQ201620102672
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日
【發(fā)明人】劉昌嶺, 劉樂(lè)樂(lè), 李彥龍, 胡高偉, 陳強(qiáng)
【申請(qǐng)人】青島海洋地質(zhì)研究所