CN205504228U - 隔热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种隔热装置，包括：管线，以及依次套设在所述管线上的第一压帽、接头、螺纹密封管和第二压帽；所述第一压帽一端与所述接头的一端连接；所述接头的另一端与所述螺纹密封管的一端连接，所述螺纹密封管的另一端与所述第二压帽连接，在所述螺纹密封管和所述管线之间形成密封空间，当所述隔热装置设置在模型釜壁中时，通过螺纹密封管在管线和模型釜壁之间形成一定的密封空间，避免在管线中注入流体的热量由于热传导和热辐射从金属的模型釜壁散失，并且不会改变模型内部的环境温度。

Description

隔热装置

技术领域

本实用新型涉及石油机械技术领域，尤其涉及一种隔热装置。

背景技术

在稠油热采领域，许多物理模拟试验中需要向模型内部注入流体(液体或气体)。由于稠油粘度对温度有极强的敏感性，在一定范围内，随着温度的升高，稠油粘度会大幅降低，从而有利于稠油的开采，因此在注入过程中需要将流体加热到某一特定温度，实现现场开采条件的模拟。然而由于实验过程中往往涉及到高温高压，模型主体因耐温耐压设计使得模型具有一定的壁厚，而且制作模型的金属具有良好的导热性。在液体或气体流经模型釜壁时，流体热量沿着模型釜壁向外散失，致使注入液体或气体进入模型内部时，造成注入温度的降低，达不到实验要求的温度。

为了保证注入模型内的热流体(液体或气体)的温度，目前提供下面两种方式，第一种：在模型釜体上包覆加热套或者将釜体整体置于保温箱中，改善模型釜体温度从而减少注入温度的降低。具体做法是在实验过程中，在模型外部包上一层电加热套，将电加热套的温度设置成实验要求的温度，通过对模型釜体持续的电加热来保证实验温度；或者是把模型整个放置于恒温箱中，并将恒温箱的温度设置成实验要求的温度。第二种：在注入流体的管线上包覆加热带，以管线伴热的形式对注入流体进行加热，加热带通过温控仪外接电源来控制加热温度。

然而，上述的第一种方式可改善液体及气体流经釜体时所产生的温度降低，但同时会对模型内部温度产生影响，改变模型模拟环境条件；第二种方式可以保证流体在注入过程中到达模型壁之前的温度，但是仍然不能解决由于模型壁导热而造成流体温度降低的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供的隔热装置，用于解决上述几种方式中流体温度通过模型釜壁散失和改变了模型内部环境温度的问题。

本实用新型第一方面提供一种隔热装置，包括：管线，以及依次套设在所述管线上的第一压帽、接头、螺纹密封管和第二压帽；所述第一压帽一端与所述接头的一端连接；所述接头的另一端与所述螺纹密封管的一端连接，所述螺纹密封管的另一端与所述第二压帽连接，在所述螺纹密封管和所述管线之间形成密封空间，所述密封空间用于避免所述管线中的流体温度通过模型釜壁散失。

在本实用新型的一具体实施例中，所述螺纹密封管内填充绝热材料。

在本实用新型的一具体实施例中，所述密封空间中填充绝热材料。

在本实用新型的一具体实施例中，所述第一压帽和所述接头之间通过螺纹连接；所述接头与所述螺纹密封管之间通过螺纹连接；所述螺纹密封管与所述第二压帽之间通过螺纹连接。

在本实用新型的一具体实施例中，所述隔热装置还包括：第一卡套和第二卡套；所述第一卡套设置在所述第一压帽和所述接头之间，用于将所述第一压帽和所述接头之间进行密封；所述第二卡套设置在所述螺纹密封管和所述第二压帽之间，用于将所述螺纹密封管和所述第二压帽之间进行密封。

在本实用新型的一具体实施例中，所述第一卡套和所述第二卡套的材质为橡胶。

在本实用新型的一具体实施例中，所述绝热材料为导热系数为0.03W/m·K的涂料。

本实用新型提供的隔热装置，具体包括管线和依次套设在管线外的第一压帽，接头，螺纹密封管以及第二压帽，相邻结构之间依次连接，在管线和螺纹密封管之间形成一定的密封空间，该密封空间中可注入隔热材料，通过该密封空间，实现该隔热装置在使用过程中，管线中的流体的温度不会通过模型釜壁散失，并且使用该隔热装置不会对模型本身的环境温度造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的隔热装置实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的隔热装置实施例的应用示意图；

图3为本实用新型提供的隔热装置入口端和出口端温度示意图。

附图标记说明：

1：管线；

2：第一压帽；

3：接头；

4：螺纹密封管；

5：第二压帽；

6：第一卡套；

7：第二卡套；

8：模型釜壁；

9：模拟井；

10：射孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型提供的隔热装置实施例的结构示意图。图2为本实用新型提供的隔热装置实施例的应用示意图。如图1和图2所示，该隔热装置包括：

管线1，以及依次套设在所述管线1上的第一压帽2、接头3、螺纹密封管4和第二压帽5；所述第一压帽2一端与所述接头3的一端连接；所述接头3的另一端与所述螺纹密封管4的一端连接，所述螺纹密封管4的另一端与所述第二压帽5连接，在所述螺纹密封管4和所述管线1之间形成密封空间，当所述隔热装置设置在模型釜壁8中时，所述密封空间可避免所述管线中的流体温度通过所述模型釜壁8散失，即所述密封空间用于避免所述管线中的流体温度通过模型釜壁8散失。

在本实施例中，首先利用车床加工螺纹密封管4，保证金属管内部平行度，然后向管道内浇筑隔热保温材料，即所述螺纹密封管4内填充绝热材料，将用于注入管线1伸进该螺纹密封管4中，伸进模型釜壁的部分可通过第二卡套7与第二压帽5密封，该隔热装置在釜壁外部部分用接头3将隔热保温材料与外部隔绝，再通过第一卡套6与第一压帽2对管线1进行密封，从而保证隔热装置自身密封性能，最后在使用过程中，可将该隔热装置通过螺纹与釜体密封。

在该方案中，螺纹密封管4和管线1之间有一定的密封空间(也称为环空)，环空中填充隔热材料，隔热材料的外形类似于胶体。在填充隔热材料的过程中，先拧上右侧的压帽(第二压帽5)，但是先不拧紧。然后从左侧向环空中填入隔热材料。由于隔热材料外形类似胶体，流动性差，因此环空的空间不能太小(如图1中所示即为螺纹密封管4的内壁和管线1的外壁有一定的距离)，若直接用卡套密封的话密封性不太好，这是卡套密封的局限性。比如接头3和管线1之间的空隙很小，就可以用卡套直接进行密封。再比如第二卡套7，螺纹密封管4的右侧与管线1结合处的空隙也很小，就可以直接用卡套密封。因此，为了更好的实现第一压帽2和螺纹密封管4之间的密封，需要增加图中的接头3，该接头3实际上最主要的作用是密封住环空里的隔热材料。

使用过程中，通过卡套及压帽将该隔热装置的管线1与外部注入管线连接。可选的，在螺纹密封管与管线1之间形成的所述密封空间中还可以填充绝热材料。

具体的，如图1所示，所述第一压帽2和所述接头3之间通过螺纹连接；所述接头3与所述螺纹密封管4之间通过螺纹连接；所述螺纹密封管4与所述第二压帽5之间通过螺纹连接。

所述隔热装置还包括：第一卡套6和第二卡套7；所述第一卡套6设置在所述第一压帽2和所述接头3之间，用于将所述第一压帽2和所述接头3之间进行密封；所述第二卡套7设置在所述螺纹密封管4和所述第二压帽5之间，用于将所述螺纹密封管4和所述第二压帽5之间进行密封。

可选的，所述第一卡套6和所述第二卡套7的材质为橡胶，可以对结构之间进一步的实现密封。

可选的，上述螺纹密封管中注入的所述绝热材料为导热系数为0.03W/m·K的涂料。

设计过程中，该隔热装置两端卡套压帽的使用，实现了该隔热装置自身的密封性能，同时避免了模型釜体内部流体通过该装置泄漏到釜体外部。

优选的，螺纹密封管4采用美国国家管螺纹(National(American)PipeThread，NPT)的密封结构，具有很好的密封性能，与釜体NPT结构相配合保证模型釜壁与隔热装置之间的密封性能。其中，NPT结构是广泛使用的管道密封结构，具有很强的适用性。

该NPT结构的螺纹密封管4与管线1之间填充绝热材料具有很好的隔热保温性能，避免注入流体的热量由于热传导和热辐射而通过密封管向金属模型釜壁散失，从而造成注入流体温度的降低。该隔热装置(也可以称为隔热保温装置)中的隔热材料是选用北京志盛威华化工有限公司生产的ZS-1耐高温隔热保温涂料，材料的导热系数仅有0.03W/m·K，能够有效地抑制并屏蔽辐射热和传导热，从而保证注入流体的温度。

如附图1所示，该隔热装置主体为NPT的螺纹密封管4，接头3，第一卡套6，第一压帽2，注入管线1等组成。模型釜体外部一端为六方结构，便于扳手固定，螺纹连接为NPT-3/8-18牙结构，加热棒另一端外径为12mm，长度为75mm，管线外径为3mm，长度200mm。使用过程中，注入管线通过压帽、接头卡套等与隔热装置主体连在一起形成整体的隔热保温装置，再将隔热保温装置整体通过NPT密封管(即图中的螺纹密封管4)与釜壁进行螺纹连接。图2中注入管线的右端部分伸入模拟井9中，模拟井9与釜壁8也是螺纹连接，该模拟井9的井壁上有射孔10，注入流体通过井壁上的射孔10进入到釜腔中。

为测试该新型的用于釜体隔热保温作用的隔热装置的适用性，分析其对注入热流体的保温效果，分别在室内条件和高温高压条件下进行了试验，试验过程和试验结果如下：

室温常压试验中，连接好实验装置并检查气密性后，通过蒸汽发生器注入热水，设置蒸汽发生器出口端的温度为100℃。注入管线从蒸汽发生器的出口端到模型釜壁外侧包覆加热带，加热带的温度通过温控仪设置为100℃，不使用该隔热装置，使注入管线直接与釜壁接触通过釜壁，测试得到注入管线出口端液体温度仅为36℃，液体在通过釜壁时温度降低明显。而在相同试验条件下使用该新型隔热装置时，测试得到注入管线出口端液体温度能达到95℃左右，温度降低不明显，说明在常温常压下该隔热装置能够起到有效的隔热保温作用，使流体在通过热采模型釜壁后仍能保持满足实验要求的温度。

高温高压试验中，在注入管线出口端设置5MPa回压并检查装置气密性。通过蒸汽发生器注入蒸汽，设置蒸汽发生器出口端的温度为260℃。注入管线从蒸汽发生器的出口端到模型釜壁外侧包覆加热带，加热带的温度通过温控仪设置为260℃，多次测试注入管线出口端蒸汽温度。测试结果表明，在不使用隔热装置时，注入管线出口端蒸汽温度为160℃左右，温度降幅在100℃左右，而使用隔热装置后，注入管线出口端蒸汽温度保持在248℃左右，蒸汽温度降低并不明显。图3为本实用新型提供的隔热装置入口端和出口端温度示意图，如图3所示，为了更好地验证该隔热保温装置的保温作用，改变注入蒸汽温度做了多组试验，得到了多组隔热保温装置入口端和出口端的温度，绘制成图3。图3中数据拟合后呈线性关系，可以看出出口端温度和入口端温度相近，说明了该装置的保温作用。

试验结果表明隔热装置在高温高压下既能保持良好的密封性，能起到有效的隔热保温作用，使得在高温高压下，进入热采模型釜腔内的蒸汽温度仍能满足实验要求。

本申请实现了流体注入管线与模型釜体的密封，有效缓解了流体在流经模型釜壁过程中通过热辐射及热传导而散热的现象，避免了流体温度的大幅下降，同时还防止了釜体整体温度发生变化从而改变釜腔内部温度，对实验条件造成的影响。

该隔热装置的主要技术点包括：

1、使用套管结构，在用于注入的管线1与NPT密封管4之间填装绝热材料，避免了实验过程中，流体注入管线1与模型釜壁8之间的直接接触，从而避免了流体在通过模型釜壁时由于热辐射以及热传导引起的流体温度大幅降低；

2、实验过程中采用密封螺纹结构，通过NPT密封螺纹实现了釜体与隔热装置之间连接的密封性能，通过卡套结构实现了隔热保温装置自身的密封性能，从而使得流体在注入的过程中不会因为密封性不好而泄露，一方面避免了流体流量的损失，另一方面也起到了保持流体温度的作用。

本方案中的隔热装置特别适用于稠油热采实验中的物理模型釜体。在实验过程中，该隔热装置与流体注入管线密封连接在一起插入模型釜壁，流体通过注入管线进入釜体腔内，来完成稠油热采实验。通过使用该隔热保温装置，流体流经釜体壁后在注入管线出口端仍能保持相当的温度，与注入管线入口端流体的温度相比降低不明显，实现了对注入流体良好的隔热保温作用。

该隔热装置结构简单、操作轻便、密封性能良好，能够有效的保证不同注入速度、不同温度和压力条件下注入流体在实验过程中的温度，使得注入流体的温度满足实验要求。使用该隔热装置不会对热采物理模型内部温度造成重大改变，不会对实验条件造成影响。同时，该装置内部填充了良好的绝热材料，在使用过程中，不需要通过外接电源加热注入管线来保持流体的温度，避免了额外的功耗。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种隔热装置，其特征在于，包括：管线，以及依次套设在所述管线上的第一压帽、接头、螺纹密封管和第二压帽；所述第一压帽一端与所述接头的一端连接；所述接头的另一端与所述螺纹密封管的一端连接，所述螺纹密封管的另一端与所述第二压帽连接，在所述螺纹密封管和所述管线之间形成密封空间，所述密封空间用于避免所述管线中的流体温度通过模型釜壁散失。

2.根据权利要求1所述的隔热装置，其特征在于，所述螺纹密封管内填充绝热材料。

3.根据权利要求2所述的隔热装置，其特征在于，所述密封空间中填充绝热材料。

4.根据权利要求1或2所述的隔热装置，其特征在于，所述第一压帽和所述接头之间通过螺纹连接；所述接头与所述螺纹密封管之间通过螺纹连接；所述螺纹密封管与所述第二压帽之间通过螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的隔热装置，其特征在于，所述隔热装置还包括：第一卡套和第二卡套；所述第一卡套设置在所述第一压帽和所述接头之间，用于将所述第一压帽和所述接头之间进行密封；所述第二卡套设置在所述螺纹密封管和所述第二压帽之间，用于将所述螺纹密封管和所述第二压帽之间进行密封。

6.根据权利要求5所述的隔热装置，其特征在于，所述第一卡套和所述第二卡套的材质为不锈钢。

7.根据权利要求2或3所述的隔热装置，其特征在于，所述绝热材料为导热系数为0.03W/m·K的涂料。