CN110013783A - 一种带有注入功能的多元热流发生系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油化工技术领域，公开了一种带有注入功能的多元热流发生系统及方法，热隔离组件通过热隔离组件支架固定在铝型材支架上，活塞容器组通过活塞容器组支架固定在铝型材支架上，超临界介质罐通过搅拌组件固定在铝型材支架上；超临界介质罐与高温高压单向阀、热隔离组件连接，热隔离组件与活塞容器组连接。与其他搅拌容器相比，本发明为分段式控温方式，将活塞容器组和超临界介质罐分为两个不同温度部分，在满足注入功能及搅拌功能的同时保证了密封的可靠性和搅拌的有效性；并且多个活塞容器的设计实现了多种流体介质的实时注入。
Description
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，尤其涉及一种带有注入功能的多元热流发生系统及方法。
背景技术
目前，最接近的现有技术现存的多元热流体的注入方法采用通过多个容器并联，当容器内的压力和被注入模型压力相同时，开启不同的活塞容器，通过活塞容器内的可压缩介质和后端被注入模型进行压力平衡，压力平衡后，开启不同活塞容器阀门，通过衰竭性的降压和活塞容器下端的注入泵向后端模型部分注入不同流体，此种方法容易出现压力互串和回流，同时通过活塞容器注入温度受到限制大多在250℃以下，达不到注入模型的温度要求。多元热流发生装置即发生物理或化学反应的容器处于高温高压状态，流体的混合搅拌在高温高压状态下进行。搅拌容器根据搅拌方法分类，可分为手工搅拌、机械搅拌、磁力搅拌。手工搅拌即采用一根玻璃棒在容器中手动搅拌，仅适用于温度不高、常压、无毒无刺激性流体搅拌；机械搅拌是电动搅拌，通过电机带动搅拌桨实现流体的搅拌混合，适用于高温高压、有毒有刺激性流体搅拌；磁力搅拌是通过磁力耦合器带动搅拌桨实现流体的搅拌混合，适用于高温高压、有毒有刺激性、低粘度流体的搅拌。
搅拌作为过程工业的基础操作单元，被广泛应用于化工、石油、医药、食品、涂料等行业，研究院、科研所以及高校实验室也得到充分应用。随着制造工艺、实验方法的发展、更新，搅拌容器面临的考验也越来多，特别是石油、化工行业。由于制造工艺或实验方案的要求，流体搅拌很多时候需要在高温高压状态下进行，并且搅拌容器自身需要具备注入功能，能精确注入流体以及配比流体。
目前在各实验室以及制造现场，机械搅拌和磁力搅拌得到广泛应用，但是由于密封元件及磁铁材料的限制，基本只能满足200℃左右的高压流体搅拌，并且由于O型圈的橡胶材质原因，动密封往往低于200摄氏度，静密封短时间可达到250℃，这就导致了现存的容器的温度限制，并且流体的注入以及配比操作比较麻烦；市面上也有超过200℃的搅拌容器，但是其密封结构复杂、操作繁琐、成本较高。机械搅拌的密封元件一般采用橡胶或聚四氟乙烯密封圈，长时间在高温高压条件下容易出现老化、分解、热变形、蠕变，造成密封失效；磁力搅拌由于磁铁材料在高温下容易退磁，不能保证搅拌的有效性。
综上所述，现有技术存在的问题是：目前机械搅拌和磁力搅拌只能满足200℃左右的高压流体搅拌，流体的注入以及配比操作比较麻烦；密封结构复杂、操作繁琐、成本较高。机械搅拌的密封元件容易出现老化、分解、热变形、蠕变，造成密封失效；磁力搅拌由于磁铁材料在高温下容易退磁，不能保证搅拌的有效性。
解决上述技术问题的难度：
要解决现有的温度压力，就必须将低温部分和高温部分分开，通过活塞容器的低温介质升压和后端中间容器的高温加热共同实现对多元介质和高温介质的密封，通过温度的高低差异化实现高温区的压力温度密封。同时通过单个活塞容器对应单个高温容器，通过独立的精密注入泵实现多元介质的定比例注入。
解决上述技术问题的意义：
在稠油油藏开发过程中，往往通过热力开采，通过注热水、注蒸汽等各种方法来提高采收率，而注入多元热流体可以通过实验室尺度来验证对石油开采的有效性，通过多元热流体的高温高压注入可以大大提高石油采收率，并且将矿场的废物气体作为热源进行废物利用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种带有注入功能的多元热流发生系统及方法。本发明提出的用于多元热流体注入的搅拌容器广义上理解即在物理或化学反应的容器中，使液体、气体或固体颗粒等介质强迫对流、混合形成均匀乳化液的一种器件。
本发明是这样实现的，一种带有注入功能的多元热流发生系统，所述带有注入功能的多元热流发生系统设置有：
铝型材支架；
热隔离组件通过热隔离组件支架固定在铝型材支架上，活塞容器组通过活塞容器组支架固定在铝型材支架上，超临界介质罐通过搅拌组件固定在铝型材支架上；
超临界介质罐与高温高压单向阀、热隔离组件连接，热隔离组件与活塞容器组连接。
通过3mm金属管线和卡套压冒锁紧连接。
进一步，所述高温高压单向阀安装在热隔离组件的底部。
进一步，所述铝型材支架底部安装有脚轮，脚轮带自锁功能；超临界介质罐与搅拌组件相连，实现超临界流体的混合搅拌；超临界介质罐后接高温高压单向阀、热隔离组件，防止超临界流体回流、冷却超临界流体；热隔离组件后接活塞容器组能初步加温流体和流体的精确注入。
本发明的另一目的在于提供一种运行所述带有注入功能的多元热流发生系统的带有注入功能的多元热流发生方法，多元热流体通过低温活塞容器和精密注入泵相连，通过精密注入泵控制液体流量，通过活塞容器下端的液体流量来推进上端各自的流体运行，实现多元热流体的注入。所述带有注入功能的多元热流发生方法以热隔离组件为中间点，超临界介质罐腔体为高温腔体，活塞容器组为低温腔体，分段式控温，实现425℃、35MPa高温高压流体的混合搅拌和精确注入。
进一步，所述带有注入功能的多元热流发生方法活塞容器组采用PID智能温控仪控温，密封元件实现200℃下长时间有效密封；当流体介质注入到活塞容器组中后升温至200℃，通过定容定压泵精确注入至超临界介质罐；
超临界介质罐采用铜垫或石墨垫片密封，当流体介质注入后，超临界介质罐升温至425℃，搅拌组件不断混合搅拌，并且活塞容器组多次注吸操作，直至流体达到425℃、35MPa精确配比的状态；
超临界介质罐和活塞容器组中间有热隔离组件，热隔离组件为多个热隔离罐并联而成，内部为循环盘管，盘管外侧为冷却腔体，可冷却超临界流体介质，使其温度降低到200℃；
每个超临界介质罐配三个活塞容器，实现三种不同流体介质的混合搅拌，通过在线组份分析获取超临界介质的组份配比，同时控制活塞容器注吸操作，可满足高温高压超临界流体的精确配比。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述带有注入功能的多元热流发生系统的化工搅拌控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述带有注入功能的多元热流发生系统的石油搅拌控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述带有注入功能的多元热流发生系统的医药搅拌控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述带有注入功能的多元热流发生系统的食品搅拌控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述带有注入功能的多元热流发生系统的涂料搅拌控制系统。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明采用分段式控温方式，活塞容器组为低温部分，超临界介质罐为高温部分；活塞容器组具备多种流体介质的精确注入功能，超临界介质罐具备高温高压流体介质的混合搅拌功能；本发明属于石油化工领域，用于对实验室内外前端注入介质的恒压恒流量注入，应用于石油勘探开发实验室设备的注入端，通过一种多元热流体的注入方式，实现恒压恒流量定比例注入。这种结构形式的搅拌容器具有以下优点：
1、现有容器只能满足200℃左右的高压流体搅拌，并且由于O型圈的橡胶材质原因，动密封往往低于200摄氏度，静密封短时间可达到250℃，这就导致了现存的容器的温度限制，本发明通过高低温分开，可以实现450℃注入。
2、分段式控温，保证了密封的可靠性。活塞容器组由于注入功能的限制，需要采用橡胶圈密封，设计为低温部分，可有效保证密封可靠性；超临界介质罐需要在高温高压状态下工作，设计为高温部分，采用耐高温金属垫片或石墨垫片密封，也保证了密封的可靠性。
3、可实现多种流体介质的精确注入。活塞容器组配有三个活塞容器，同时满足三种流体介质的注入，同时活塞容器后端的定容定压泵可保证流体的精确注入。
4、高低温部分隔离，保证了设备使用的可靠性。活塞容器组与超临界介质罐中间设计有高温高压单向阀、热隔离组件，可有效避免高温高压超临界流体介质的回流和快速冷却，保证了设备使用的可靠性。
5、流体介质可实时注入，保证了超临界流体介质的精确配比。超临界介质罐在混合搅拌的过程中，由于热隔离组件的作用，活塞容器组可实时注入流体介质，保证了超临界流体的精确配比。
6、流体介质注入简便快捷，设备操作简单、成本较低。分段式控温方式的设计，可实现流体介质的实时注入，简化了设备的操作步骤，降低了设备的成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的带有注入功能的多元热流发生系统的结构示意图；
图中：1、铝型材支架；2、高温高压单向阀；3、热隔离组件支架；4、热隔离组件；5、活塞容器组支架；6、活塞容器组；7、搅拌组件；8、超临界介质罐。
图2是本发明实施例提供的带有注入功能的多元热流发生方法流程图。
图3是本发明实施例提供的带有注入功能的多元热流发生系统的原理示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明旨在提供一种带精确注入功能、使用温度达到425℃、使用压力达到35MPa的高温高压搅拌容器。包括：超临界介质罐、热隔离组件、高温高压单向阀、活塞容器、搅拌组件、辅助支架等组成。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的带有注入功能的多元热流发生系统包括：铝型材支架1、高温高压单向阀2、热隔离组件支架3、热隔离组件4、活塞容器组支架5、活塞容器组6、搅拌组件7、超临界介质罐8。
热隔离组件4通过热隔离组件支架3固定在铝型材支架1上，活塞容器组6通过活塞容器组支架5固定在铝型材支架1上，超临界介质罐8通过搅拌组件7固定在铝型材支架1上；高温高压单向阀2安装在热隔离组件4的底部；超临界介质罐8与高温高压单向阀2、热隔离组件4连接，热隔离组件4与活塞容器组6连接。
铝型材支架1作为整套设备的至支架，其底部安装有脚轮，脚轮带自锁功能；超临界介质罐8与搅拌组件7相连，可实现超临界流体的混合搅拌；超临界介质罐8后接高温高压单向阀2、热隔离组件7，可防止超临界流体回流、冷却超临界流体，保证活塞容器6组的正常使用；热隔离组件4后接活塞容器组6，能初步加温流体和流体的精确注入。
如图2所示，本发明实施例提供的带有注入功能的多元热流发生方法包括以下步骤：
S201：多元热流体通过低温活塞容器和精密注入泵相连；
S202：通过精密注入泵控制液体流量，通过活塞容器下端的液体流量来推进上端各自的流体运行，实现多元热流体的注入。
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
如图3所示，本发明以热隔离组件为中间点，超临界介质罐腔体为高温腔体，活塞容器组为低温腔体，分段式控温，最后实现425℃、35MPa高温高压流体的混合搅拌和精确注入。活塞容器组采用PID智能温控仪控温，密封元件采用目前耐高温性能最优良的全氟醚材料，可实现200℃下长时间有效密封；当流体介质注入到活塞容器组中后升温至200℃，然后通过定容定压泵精确注入至超临界介质罐。超临界介质罐严格按照压力容器设计、制造规程设计、制造，采用铜垫或石墨垫片密封，能保证425℃下长时间有效密封；当流体介质注入后，超临界介质罐升温至425℃，搅拌组件不断混合搅拌，并且活塞容器组多次注吸操作，直至流体达到425℃、35MPa精确配比的状态。超临界介质罐和活塞容器组中间设计有热隔离组件，热隔离组件为多个热隔离罐并联而成，内部为循环盘管，盘管外侧为冷却腔体，可快速冷却超临界流体介质，使其温度降低到200℃左右；并且热隔离组件配有高温高压单向阀，可有效防止超临界流体介质回流。
每个超临界介质罐配三个活塞容器，可实现三种不同流体介质的混合搅拌，通过在线组份分析获取超临界介质的组份配比，同时控制活塞容器注吸操作，可满足高温高压超临界流体的精确配比。
本发明与其他搅拌容器相比，其核心部分在于分段式控温方式。常用搅拌容器因为密封元件及磁铁材料的限制，难以有效保证密封的可靠性和搅拌的有效性，且密封结构复杂、流体注入操作繁琐。而本套装置设计为分段式控温方式，将活塞容器组和超临界介质罐分为两个不同温度部分，在满足注入功能及搅拌功能的同时保证了密封的可靠性和搅拌的有效性；并且多个活塞容器的设计实现了多种流体介质的实时注入。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带有注入功能的多元热流发生系统，其特征在于，所述带有注入功能的多元热流发生系统设置有：
铝型材支架；
热隔离组件通过热隔离组件支架固定在铝型材支架上，活塞容器组通过活塞容器组支架固定在铝型材支架上，超临界介质罐通过搅拌组件固定在铝型材支架上；
超临界介质罐与高温高压单向阀、热隔离组件连接，热隔离组件与活塞容器组连接。
2.如权利要求1所述的带有注入功能的多元热流发生系统，其特征在于，所述高温高压单向阀安装在热隔离组件的底部。
3.如权利要求1所述的带有注入功能的多元热流发生系统，其特征在于，所述铝型材支架底部安装有脚轮，脚轮带自锁功能；超临界介质罐与搅拌组件相连，实现超临界流体的混合搅拌；超临界介质罐后接高温高压单向阀、热隔离组件，防止超临界流体回流、冷却超临界流体；热隔离组件后接活塞容器组能初步加温流体和流体的精确注入。
4.一种运行权利要求1所述带有注入功能的多元热流发生系统的带有注入功能的多元热流发生方法，其特征在于，所述带有注入功能的多元热流发生方法多元热流体通过低温活塞容器和精密注入泵相连，通过精密注入泵控制液体流量，通过活塞容器下端的液体流量来推进上端各自的流体运行，实现多元热流体的注入；以热隔离组件为中间点，超临界介质罐腔体为高温腔体，活塞容器组为低温腔体，分段式控温，实现425℃、35MPa高温高压流体的混合搅拌和精确注入。
5.如权利要求4所述的带有注入功能的多元热流发生方法，其特征在于，所述带有注入功能的多元热流发生方法活塞容器组采用PID智能温控仪控温，密封元件实现200℃下长时间有效密封；当流体介质注入到活塞容器组中后升温至200℃，通过定容定压泵精确注入至超临界介质罐；
超临界介质罐采用铜垫或石墨垫片密封，当流体介质注入后，超临界介质罐升温至425℃，搅拌组件不断混合搅拌，并且活塞容器组多次注吸操作，直至流体达到425℃、35MPa精确配比的状态；
超临界介质罐和活塞容器组中间有热隔离组件，热隔离组件为多个热隔离罐并联而成，内部为循环盘管，盘管外侧为冷却腔体，可冷却超临界流体介质，使其温度降低到200℃；
每个超临界介质罐配三个活塞容器，实现三种不同流体介质的混合搅拌，通过在线组份分析获取超临界介质的组份配比，同时控制活塞容器注吸操作，可满足高温高压超临界流体的精确配比。
6.一种应用权利要求1～3任意一项所述带有注入功能的多元热流发生系统的化工搅拌控制系统。
7.一种应用权利要求1～3任意一项所述带有注入功能的多元热流发生系统的石油搅拌控制系统。
8.一种应用权利要求1～3任意一项所述带有注入功能的多元热流发生系统的医药搅拌控制系统。
9.一种应用权利要求1～3任意一项所述带有注入功能的多元热流发生系统的食品搅拌控制系统。
10.一种应用权利要求1～3任意一项所述带有注入功能的多元热流发生系统的涂料搅拌控制系统。
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Cited By (2)
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| WO2022227837A1 (zh) * | 2021-04-29 | 2022-11-03 | 西安交通大学 | 分段式空气供给的超临界多元热流体发生系统及方法 |
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| CN109529696A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-03-29 | 北京瑞莱博石油技术有限公司 | 一种多元热流体发生器 |
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