CN111249979B - 耐高温高压可搅拌中间容器装置和多孔介质驱替实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温高压可搅拌中间容器装置和多孔介质驱替实验系统，包括中间容器和搅拌机构，所述中间容器包括筒体、上端盖、下端盖，上端盖和下端盖与筒体通过螺纹旋紧密封，所述搅拌机构设置于中间容器中；在上端盖和下端盖上都设置有轴向贯穿的孔，上端盖顶部和下端盖底部都连接有两开阀门；所述搅拌机构为圆柱形结构，其外径与筒体内径相配合，搅拌机构侧面沿筒体内壁上下移动，搅拌机构设有活塞机构，以密封隔绝筒体的上下两部分。本发明通过对现有中间容器的结构改进，使其能耐高温高压，实现搅拌功能，还可增减电池组数量来改变电池容量满足不同搅拌时间需求，同时对控制系统进行改进使其能更好的实现搅拌。

Description

耐高温高压可搅拌中间容器装置和多孔介质驱替实验系统

技术领域

本发明属于油气藏开发仪器技术领域，具体涉及一种耐高温高压可搅拌中间容器装置和多孔介质驱替实验系统。

背景技术

在石油开采过程中，经常会借助多孔介质驱替实验来指导现场生产。例如，在油气藏三次采油过程中，通过室内多孔介质驱替实验研究提高采收率机理时，所进行的原油稀释、乳化，聚合物驱，颗粒物悬浊液驱(如微球驱)、二元复合驱等实验，涉及到大量的聚合物、表面活性剂及助表面活性剂等化学药剂。包含大量的颗粒溶质溶解、非水溶性溶剂混合、相互溶解度低的化学物质混合等制作工艺。通常做法是在实验前配置好实验流体，放置于中间容器中，进而驱替至多孔介质中，然而驱替过程通常会持续较长时间，实验流体往往会出现颗粒沉降，重力分异等问题，导致驱替流体失真，影响整个实验效果，造成实验结论不准确。因此十分有必要发明一种带搅拌器的中间容器，保证驱替流体均匀恒定，避免因颗粒沉降、重力分异等因素对实验结果造成的影响。

目前，市面上存在一些现有的可搅拌器中间容器附带搅拌电机的技术方案，如申请号201820485431.5的实用新型专利公开了一种配置地层流体的高温高压混合搅拌的中间容器。该中间容器两端设有上下端盖，上端盖连接有料管，料管上设有料阀，下端盖上设有压力管，压力管上设有压力阀，活塞设置在筒体内，活塞一端与搅拌装置连接，加热器设置在筒体外壁，且筒体外壁连接有连接轴。再如申请号201720762499.9的实用新型专利公开了一种岩心驱替实验中多功能中间容器。该中间容器上容器、下容器盖均具有驱替阀门、出气阀门，筒体上设有透明玻璃尺，内部设有隔热层，通过筒体上的开关对磁力搅拌器进行控制。

但目前公开的可搅拌中间容器存在以下问题：1)搅拌电机与活塞连接影响中间容器的耐压性能，中间容器耐压效果差；2)搅拌电机的耐热性能差，导致驱替流体只能在中间容器中局部加热，而流体流出中间容器后加热效果难以保证，导致流体温度失真。

发明内容

针对上述难题和现有技术的缺陷，本发明提供一种耐高温高压可搅拌中间容器装置和多孔介质驱替实验系统，通过对现有中间容器的结构改进，使其能实现搅拌和耐高温高压的作用，通过改变电池容量能实现不同搅拌时间的设置，同时对其控制系统进行改进，使其能更好的实现搅拌，且可以实现变容积操作。

本发明的技术方案如下：

一种耐高温高压可搅拌中间容器装置，包括中间容器和搅拌机构，所述中间容器包括筒体、上端盖、下端盖，上端盖和下端盖与筒体通过螺纹旋紧密封，所述搅拌机构设置于中间容器中；

在上端盖和下端盖上都设置有轴向贯穿的孔，上端盖顶部和下端盖底部都连接有两开阀门，上端盖顶部的两开阀门用于输入和输出搅拌物质及连接动力供给装置从中间容器上端改变容积，下端盖底部的两开阀门用于连接动力装置驱替及从中间容器下端改变容积；

所述搅拌机构为圆柱形结构，其外径与筒体内径相配合，搅拌机构侧面沿筒体内壁上下移动，搅拌机构设有活塞机构，以密封隔绝筒体的上下两部分。

进一步的，所述搅拌机构为包括磁力搅拌器，其主体为中空筒状结构，中空筒状结构一侧为开口，在中空筒状结构的外侧的未开口端面设有固定网，磁力搅拌器还包括磁力转子、内部永磁体和内部控制模块；在固定网内放置磁力转子，在对应磁力转子的中空结构内侧设有内部永磁体和内部控制模块，内部永磁体通过转轴连接到内部控制模块，内部控制模块包括变频电机、无线收发模块、电池模块、芯片，所述无线收发模块连接在芯片上，芯片通过电路连接电池模块和变频电机，变频电机与电池模块连接；

还设有配套无线收发模块的外部控制器，通过外部控制器控制磁力搅拌器的开关，并调节功率。

进一步的，所述固定网为圆盘形网状结构，在固定网外边缘的四个均等的点上设有固定口，并通过配套的固定螺钉连接在搅拌机构的中空筒状结构上，确保固定网与搅拌机构同心。

进一步的，所述活塞机构，包括内密封垫圈、下密封盖、上端面凹槽、腔体、外密封圈、隔热层；所述外密封圈设置于中空筒状结构外侧面；还设有胶体，所述胶体为塑胶层，包裹住磁力搅拌器；所述隔热层设置于胶体外侧，隔热层放置在中空筒状结构的中空腔体内；在中空腔体底部安装有下密封盖，下密封盖与中空筒状结构接触的部分设有内密封垫圈。

进一步的，所述上端盖、下端盖的内侧分别设有上凹槽和下凹槽，上凹槽为圆形，下凹槽为六边形，所述固定网安装在朝向上端盖的方向，在下密封盖下方也设有与活塞机构同轴的对准段，对准段为六边形结构，上凹槽的外径与固定网外径相配合，下凹槽的外径与对准段相配合。

进一步的，所述电池模块为耐高温特种锂电池，充电可循环利用，所述变频电机具有转速调节功能；所述搅拌机构添加隔热层，保证磁力搅拌器不受外部工作环境温度的影响，使得中间容器装置在高温环境下可以正常工作。

进一步的，所述电池模块为多级串联结构，根据搅拌功率及搅拌时间需要串联不同厚度的电池模块；

所述中空筒状结构的包括端部盖板和外筒，外筒和盖板为焊接固定，外筒为多级组装连接，每一级之间通过胶体粘合连接，根据电池模块的厚度需要，来设置不同长度的外筒。

进一步的，所述下端盖底部连接有支架，保持下端盖外部连接的两开阀门处于悬空状态。

一种多孔介质驱替实验系统，包括一种耐高温高压可搅拌中间容器装置，以及驱替泵、六通阀、内压表、多孔介质装置、围压泵、回压表、计量装置，还包括高温恒温装置，耐高温高压可搅拌中间容器装置、驱替泵、六通阀、内压表、多孔介质装置、围压泵、回压表、计量装置均放置于高温恒温装置内；

所述驱替泵连接到耐高温高压可搅拌中间容器装置上部的两开阀门，耐高温高压可搅拌中间容器装置上部的两开阀门连接到六通阀，六通阀分别连接到内压表和多孔介质装置，多孔介质装置连接到计量装置，多孔介质装置外侧设有围压泵和回压表；

进一步的，所述室内多孔介质驱替实验系统还包括柱塞双杠泵，连接在耐高温高压可搅拌中间容器装置下部的两开阀门，实现对搅拌机构的上推移动。

本发明的有益之处在于：

(1)本发明提供的可搅拌中间容器装置能够使混相流体、悬浊液、乳浊液等混合物实时搅拌，能够保证长时间驱替过程中驱替液体的均匀混合。同时可根据搅拌的混合物成分及实验需求通过外部控制器无线调节磁力搅拌器功率达到精准混合搅拌的效果。

(2)本发明提供的可搅拌中间容器装置，将磁力搅拌器放置于活塞腔体中，并通过耐压密封设计，节省了中间容器空间，同时，此种实施方式能够保证搅拌装置及中间容器的耐高压性能，可充电式的磁力搅拌器，有效解决供电线路密封及承压问题，优化了现有的可搅拌中间容器装置。

(3)本发明提供的可搅拌中间容器装置，磁转子通过活塞上端面凹槽及固定网固定，能保证混合物均匀混合，同时可防止转子发生震颤，提高实验过程中的搅拌稳定性。

(4)本发明提供的可搅拌中间容器装置，使用耐高温的可充电锂电池，耐高温电池与隔热层设计能够保证磁力搅拌装置运行安全。将整个实验装置放入高温恒温装置后可满足绝大多数室内实验所需要的温度条件，解决了现有的可搅拌中间容器由于搅拌电机不能受热只能局部加热中间容器腔体的问题。

(5)本发明提供的可搅拌中间容器装置，将微型无线收发模块植入到磁力搅拌器对应的转速开关中，实现外部即时控制转速，满足实验实时调节工况的需求。

(6)可以根据需要，调整设置搅拌装置的长度，增加电池容量，实现不同时间、不同功率的搅拌需求。

附图说明

图1为本发明提供的一种耐高温高压的可搅拌中间容器的主视图。

图2为本发明提供的一种耐高温高压的可搅拌中间容器的搅拌机构的主视图。

图3为本发明提供的一种耐高温高压的可搅拌中间容器的搅拌机构的俯视图。

图4为本发明提供的一种耐高温高压的可搅拌中间容器的搅拌机构的仰视图。

图5为使用本发明提供的一种耐高温高压的可搅拌中间容器的实验高温实现的流程示意图。

图6为本发明实施例1中对饱和水状态下磁力转子运行状况测试的照片。

图7为本发明实施例2中采用中间容器进行加压条件下磁力转子运行状况测试的照片。

图中：

1、筒体；2、上端盖；3、下端盖；4、活塞机构；5、支架；6、搅拌机构；7、两开阀门；8、驱替泵；9、耐高温高压可搅拌中间容器装置；10、六通阀；11、内压表；12、多孔介质装置；13、围压泵；14、回压表；15、计量装置；16、高温恒温装置；

201、上凹槽；

301、下凹槽；

401、内密封垫圈；402、下密封盖；403、上端面螺纹孔；404、胶体；405、外密封圈；406、隔热层；

601、内部永磁体；602、电池模块；603、磁力转子；604、固定网；605、无线收发模块；606、固定螺钉；607、外部控制器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

如图5所示，一种多孔介质驱替实验系统，包括一种耐高温高压可搅拌中间容器装置9，以及驱替泵8、六通阀10、内压表11、多孔介质装置12、围压泵13、回压表14、计量装置15，还包括高温恒温装置16，耐高温高压可搅拌中间容器装置9、驱替泵8、六通阀10、内压表11、多孔介质装置12、围压泵13、回压表14、计量装置15均放置于高温恒温装置16内；

所述驱替泵8连接到耐高温高压可搅拌中间容器装置9上部的两开阀门7，耐高温高压可搅拌中间容器装置9上部的两开阀门7连接到六通阀10，六通阀10分别连接到内压表11和多孔介质装置12，多孔介质装置12连接到计量装置15，多孔介质装置12外侧设有围压泵13和回压表14；

所述室内多孔介质驱替实验系统还包括柱塞双杠泵，连接在耐高温高压可搅拌中间容器装置9下部的两开阀门7和上部的两开阀门7，实现对搅拌机构6的上下推拉移动(图5所示为示意图，实际连接以文字描述为准，即驱替泵8并非连接中间容器底部)。

如图1-4所示，耐高温高压可搅拌中间容器装置9，包括筒体1、上端盖2、下端盖3、活塞机构4、支架5及搅拌机构6；所述筒体1与上端盖2和下端盖3连接，上端盖2和下端盖3外均连接了两开阀门7；所述活塞机构4置于筒体1中，活塞机构4设有内密封垫圈401、下密封盖402、上端面凹槽、腔体、两个外密封圈405、内腔体的胶体404、隔热层406及下密封盖402；所述活塞机构4可以通过底部的两开阀门7，实现上下移动，改变中间容器上半部分容积大小，活塞机构4通过两个外密封圈405隔断驱替与被驱替实验流体；所述内腔体隔热层406及下密封盖402隔热层406的作用在于保证高温条件下磁力搅拌器机构能够处于正常工作状态；所述搅拌机构6包括磁力搅拌器，磁力搅拌器包括内部永磁体601、磁力转子603、固定网604、无线收发模块605及外部控制器607；所述电池模块602为耐高温特种锂电池，并且可以多组串联，为充电可循环利用装置，可根据实验需求通过外部控制器607在外部控制无线收发模块605选择对应的转速档位；所述耐高温特种锂电池为耐高温电池，耐温范围为-40℃—125℃，耐高温电池与隔热层设计能够保证磁力搅拌器运行安全；所述磁力转子603卡在所述活塞机构4上端盖2的内凹槽中，所述固定网604固定在磁力转子603上方，防止其不规则跳动，有利于搅拌机构6平稳运转；所述磁力搅拌器放置于活塞机构4腔体中，通过活塞机构4的内密封垫圈401、下密封盖402封装，保证其耐压性能；所述上端盖2内设有上凹槽201，尺寸略大于固定网604，防止活塞运动至上端盖2挤压磁力转子603；所述下端盖3设有下凹槽301，尺寸略大于下密封盖402凸出的对准段，在活塞往下运动时，对准段刚好进入下凹槽301，有利于中间容器排空，也提高了中间容器的空间利用率。

本发明的使用方法是：

当活塞机构4运动到底部时，打开下密封盖402，打开磁力搅拌器的主电源开关，将磁力搅拌器放入活塞腔体中，放入下密封盖402隔热层406及内密封垫圈401，拧紧活塞机构4下密封盖402和筒体1下端盖3，磁力搅拌器安装完成。

将磁力转子603放置在活塞凹槽中，通过无线控制开关打开磁力搅拌器，确保搅拌机构6正常工作后，将固定网604通过4枚固定螺钉606固定在其下部的上端面螺纹孔403，但不限于此种固定方法，还可以采用注入粘结，焊接，铆接等其他方式固定。

实施例1

如图6所示，实验前，为了进一步确定装置的可行性，单独将搅拌机构6拿出，并去掉活塞机构4，将磁力转子603放入装满水的透明密封容器中，发现在该容器装满水的状态下，磁力转子603仍能正常转动，因此，在中间容器装满实验流体且密封的状态下，磁力转子603也能正常工作，实验搅拌功能。

实施例2

如图7所示，为了进一步确定该装置的可行性，将磁力转子603放入壁厚1cm的不锈钢中间容器中，置于磁力搅拌器之上，饱水加压10MPa后，仍能正常进行磁力搅拌。因此，在加压驱替的过程中，压力不影响磁力转子603的工作，可实现持续混合搅拌功能，且该过程温度为100℃，实验过程耐高温耐高压。本实施例是验证加压状态下磁力搅拌效果，模拟的磁力转子603在耐高温高压可搅拌中间容器装置9中加压后搅拌的情况。通过本实施例，验证了该实验运行稳定，方案可行。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的改进。

Claims (4)

1.一种耐高温高压可搅拌中间容器装置，其特征在于，包括中间容器和搅拌机构，所述中间容器包括筒体、上端盖、下端盖，上端盖和下端盖将筒体夹紧密封，所述搅拌机构设置于中间容器中；

在上端盖和下端盖上都设置有轴向贯穿的孔，上端盖顶部和下端盖底部都连接有两开阀门，上端盖顶部的两开阀门用于输入和输出搅拌物质及连接动力供给装置从中间容器上端改变容积，下端盖底部的两开阀门用于连接动力装置驱替及从中间容器下端改变容积；

所述搅拌机构为圆柱形结构，其外径与筒体内径相配合，搅拌机构侧面沿筒体内壁上下移动，搅拌机构设有活塞机构，以密封隔绝筒体的上下两部分；

所述搅拌机构为包括磁力搅拌器，其主体为中空筒状结构，中空筒状结构一侧为开口，在中空筒状结构的外侧的未开口端面设有固定网，磁力搅拌器还包括磁力转子、内部永磁体和内部控制模块；在固定网内放置磁力转子，在对应磁力转子的中空结构内侧设有内部永磁体和内部控制模块，内部永磁体通过转轴连接到内部控制模块，内部控制模块包括变频电机、无线收发模块、电池模块、芯片，所述无线收发模块连接在芯片上，芯片通过电路连接电池模块和变频电机，变频电机与电池模块连接；

还设有配套无线收发模块的外部控制器，通过外部控制器控制磁力搅拌器的开关，并调节功率；

所述固定网为圆盘形网状结构，在固定网外边缘的四个均等的点上设有固定口，并通过配套的固定螺钉连接在搅拌机构的中空筒状结构上，确保固定网与搅拌机构同心；

所述活塞机构，包括内密封垫圈、下密封盖、上端面凹槽、腔体、外密封圈、隔热层；所述外密封圈设置于中空筒状结构外侧面；还设有胶体，所述胶体为塑胶层，包裹住磁力搅拌器，磁力搅拌器和内部控制模块；所述隔热层设置于胶体外侧，隔热层放置在中空筒状结构的中空腔体内；在中空腔体底部安装有下密封盖，下密封盖与中空筒状结构接触的部分设有内密封垫圈；

所述上端盖、下端盖的内侧分别设有上凹槽和下凹槽，上凹槽为圆形，下凹槽为六边形，所述固定网安装在朝向上端盖的方向，在下密封盖下方也设有与活塞机构同轴的对准段，对准段为六边形结构，上凹槽的外径与固定网外径相配合，下凹槽的外径与对准段相配合；

所述电池模块为耐高温特种锂电池，充电可循环利用，所述变频电机具有转速调节功能；所述搅拌机构添加了隔热层；

所述电池模块为多级串联结构，根据搅拌功率及搅拌时间需要串联不同厚度的电池模块；

所述中空筒状结构包括端部盖板和外筒，外筒和盖板为焊接固定，外筒为多级组装连接，每一级之间通过胶体粘合连接，根据电池模块的厚度需要，来设置不同长度的外筒。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温高压可搅拌中间容器装置，其特征在于，所述下端盖底部连接有支架，保持下端盖外部连接的两开阀门处于悬空状态。

3.一种室内多孔介质驱替实验系统，包括如权利要求1所述的一种耐高温高压可搅拌中间容器装置，以及驱替泵、六通阀、内压表、多孔介质装置、围压泵、回压表、计量装置，其特征在于，还包括高温恒温装置，耐高温高压可搅拌中间容器装置、驱替泵、六通阀、内压表、多孔介质装置、围压泵、回压表、计量装置均放置于高温恒温装置内；

所述驱替泵连接到耐高温高压可搅拌中间容器装置下部的两开阀门，耐高温高压可搅拌中间容器装置上部的两开阀门连接到六通阀，六通阀分别连接到内压表和多孔介质装置，多孔介质装置连接到计量装置，多孔介质装置外侧设有围压泵和回压表。

4.根据权利要求3所述的一种室内多孔介质驱替实验系统，其特征在于，还包括柱塞双杠泵，连接在耐高温高压可搅拌中间容器装置下部的两开阀门，实现对搅拌机构的上推移动。

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