CN206756652U - 一种用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜 - Google Patents

一种用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜 Download PDF

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刘昌岭
刘乐乐
苑香艳
蔡希武
李彦龙
孟庆国
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Qingdao Ruitai Mesnac Polytron Technologies Inc
Qingdao Institute of Marine Geology
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Qingdao Ruitai Mesnac Polytron Technologies Inc
Qingdao Institute of Marine Geology
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本实用新型涉及一种用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜,包括固定底座、下法兰、釜体、样品底座、样品区、样品盖、顶盖、上法兰、活塞;固定底座通过螺栓与下法兰连接,下法兰通过螺栓与釜体连接,样品底座通过螺栓与下法兰连接;顶盖部分插入釜体,固定顶盖的上法兰通过螺栓与釜体连接;样品底座上方为样品区,样品区的上方设置样品盖;流体出口管路经样品盖和顶盖引出釜外,流体出口管路可垂向移动以适应样品压缩变形;活塞从釜体外部穿过顶盖并与样品盖点接触;流体进口管路经样品底座和下法兰引出到釜外;围压液进口经下法兰引出到釜外。本反应釜可使样品达到三向等应力状态,实验全程流体管路畅通。

Description

一种用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜
技术领域
[0001 ]本实用新型具体涉及一种用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜, 属于岩土工程与非常规油气藏工程技术领域。
背景技术
[0002] 天然气水合物广泛分布于高炜度极地冻土环境与海洋湖泊等深水地层环境中,储 量十分巨大,被认为是一种重要的潜在替代能源,如何对其进行有效地开发利用是国内外 广泛关注的研究方向。天然气水合物降压开采是一个非等温的多相渗流过程,伴随着含水 合物沉积物渗透率的不断改变。目前对于水合物降压开采过程中有效应力变化导致沉积物 渗透率变化的规律仍然不是很清楚,尚不能较好地满足降压方案设计和生产潜力预测的工 程实际需求。
[0003] 含水合物沉积物渗透性实验研究仍然以人工制备的重塑样品为主。近年来,国内 外研宄团体根据各自需求研制了多套的含水合物沉积物渗透率测量实验装置,只有少数的 反应釜能够适用于渗透率应力敏感性评价工作。现有的渗透率应力敏感性评价反应釜通常 采用侧向应力和轴向应力分开施加的方式使样品达到三向等应力状态,这种施加方式在渗 透率测量过程中难以实时全程保持样品侧向应力与轴向应力相等,并且实际操作颇为不 便。现有的反应釜通常整体放置于恒温箱内控温(低温),样品、进液口管路以及出液口管路 温度相同,容易导致水合物合成从而堵塞出液口管路。上述两个方面的不足制约了水合物 降压分解过程中沉积物有效应力水平对其渗透率的影响规律研宄。 实用新型内容
[0004] 为了克服上述两点不足,本实用新型的目的是提供一种用于含水合物沉积物渗透 率应力敏感性评价的反应釜,一方面能够实现样品侧向应力与轴向应力的一体化施加,操 作简单方便;另一方面是避免水合物合成堵塞流体管路,较好地满足水合物降压分解过程 中沉积物有效应力水平对其渗透率影响规律研究的需求。
[0005] 为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:
[0006] 一种用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜,主要包括固定底座、 下法兰、釜体、样品底座、样品区、样品盖、顶盖、上法兰、时域反射探针、活塞;所述固定底座 通过螺栓与下法兰连接,下法兰通过螺栓与釜体连接,样品底座通过螺栓与下法兰连接;顶 盖部分插入釜体,固定顶盖的上法兰通过螺栓与釜体连接;样品底座上方为样品区,样品区 的上方设置样品盖,当样品区放置样品时,样品盖与样品相接触;样品底座上安装时域反射 探针,时域反射探针一部分埋在样品底座内,另一部分位于样品区;流体出口管路经样品盖 和顶盖引出釜外,流体出口管路可垂向移动以适应样品压缩变形;活塞从釜体外部穿过顶 盖并与样品盖点接触;流体进口管路经样品底座和下法兰引出到釜外;围压液进口经下法 兰引出到釜外,围压液出口经顶盖引出到釜外。
[0007] 进一步地,所述釜体外周焊接夹套,夹套底部连通制冷液进口,夹套顶部连通制冷 液出口。
[0008] 进一步地,所述夹套外周固定保温层。
[0009] 进一步地,温度传感器插入顶盖并固定。
[0010] 进一步地,活塞设计有上、下限位器以防止其压出釜外或压进釜内。
[0011] 进一步地,在两个相互接触的部件间设置密封圈,所述两个互相接触的部件包括: 固定底座与下法兰、下法兰与釜体、样品底座与下法兰、固定底座与样品底座、顶盖与釜体、 活塞与顶盖、流体出口管路与顶盖、温度传感器与顶盖。
[0012] 本实用新型的有益效果是:
[0013] (1)样品盖与活塞为点接触,在注入围压液时,可以保证样品的外周及上方均布满 围压液,因此可以实现围压从样品侧向和轴向一体化施加,三向等应力状态方便实现。
[0014] (2)流体出口管路通过顶盖引出,且釜体侧面夹套制冷使样品温度低于进口及出 口管路温度,可有效避免流体出口管路由下法兰引出导致的水合物合成堵塞管路的缺点, 有效地保证了实验全程流体管路的畅通,方便沉积物渗透率测量。
[0015] ⑶反应釜设计压力上限为25MPa,设计温度范围是-20°C至室温,能够模拟自然条 件下海洋水合物沉积层的温度和压力条件,满足沉积物渗透性实验研究的需求。
[0016] ⑷出液口管路与顶盖采用动密封方式,既保证了釜体的密闭性,又能够垂向移动 以适应样品压缩变形。
[0017] (5)样品底座和固定底座采用分体式设计,方便时域反射探针的安装与拆卸。
附图说明
[0018]图1是本实用新型用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜结构示意 图;
[0019]图2是图1的俯视图。
[0020]其中:1、下法兰;2、釜体;3、顶盖;4、上法兰;5、夹套;6、保温层;7、活塞;8、温度传 感器;9、样品;10、样品盖;11、样品底座;12、柔性膜;I3、固定底座;14、时域反射探针;15、围 压液进口; 16、制冷液进口; 17、制冷液出口; 18、流体进口管路;19、流体出口管路;20、密封 圈;21、上限位器;22、下限位器;23、围压液出口。
具体实施方式
[0021]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施 例,对本实用新型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用以解释本 实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0022]如图1所示的用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应爸内部结构图, 主要包括固定底座13、下法兰1、釜体2、样品底座11、样品区、样品盖10、顶盖3、上法兰4、活 塞7。固定底座13通过螺栓与下法兰1连接,下法兰1通过螺栓与釜体2连接,样品底座U通过 螺栓与下法兰1连接。顶盖3部分插入釜体2,固定顶盖3的上法兰4通过螺栓与釜体2连接。样 品底座11上方为样品区,样品区的上方设置样品盖10,当样品区放置样品9时,样品盖10与 样品9相接触。样品底座11上安装时域反射探针14,时域反射探针14 一部分埋在样品底座u 内,另一部分位于样品区。流体出口管路19经样品盖10和顶盖3引出釜外,流体出口管路19 可垂向移动以适应样品9压缩变形。活塞7从釜体2外部穿过顶盖3并与样品盖1〇点接触。流 体进口管路18经样品底座11和下法兰1引出到釜外。围压液进口 15经下法兰1引出到釜外, 围压液出口 23经顶盖3引出到釜外。
[0023] 釜体2外周焊接夹套5,夹套5底部连通制冷液进口 16,夹套5顶部连通制冷液出口 17。夹套5外周固定保温层6。
[0024]温度传感器8插入顶盖3并固定。
[0025] 活塞7设计有上限位器21和下限位器22以防止其压出釜外。
[0026]在固定底座13与下法兰1之间、下法兰1与釜体2之间、样品底座11与下法兰1之间、 固定底座13与样品底座11之间、顶盖3与釜体2之间、活塞7与顶盖3之间、流体出口管路19与 顶盖3之间、温度传感器8与顶盖3之间分别设置密封圈20。
[0027]上述反应釜的安装过程为:将样品底座11与下法兰1连接固定;安装时域反射探针 14,安装固定底座13;安放包裹柔性膜12的样品9,使样品9与流体进口管路18连通,并使时 域反射探针14插入到样品9中;安装样品盖10,使样品盖10与样品9相接触,并使样品9与流 体出口管路19连通;安装釜体2,安装顶盖3,安装上法兰4,安装孔隙流体出口管路19动密 封;通过围压液进口 15注入围压液,注满后安装温度传感器8;制冷液从制冷液进口 16注入 夹套5,从制冷液出口 17流出;孔隙流体从孔隙流体进口 18注入样品9,并从孔隙流体出口 19 流出。此时开始对样品9的渗透率进行测量。
[0028]应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换, 而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1. 一种用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜,其特征在于,主要包括 固定底座(13)、下法兰⑴、釜体⑵、样品底座(11)、样品区、样品盖(10)、顶盖⑶、上法兰 (4)、时域反射探针(14)、活塞(7);所述固定底座(13)通过螺栓与下法兰(1)连接,下法兰 (1)通过螺栓与釜体(2)连接,样品底座(11)通过螺栓与下法兰(1)连接;顶盖(3)部分插入 釜体⑵,固定顶盖⑶的上法兰⑷通过螺栓与釜体⑵连接;样品底座(11)上方为样品区, 样品区的上方设置样品盖(10),当样品区放置样品(9)时,样品盖(10)与样品(9)相接触;样 品底座(11)上安装时域反射探针(14),时域反射探针(14) 一部分埋在样品底座(11)内,另 一部分位于样品区;流体出口管路(19)经样品盖(10)和顶盖(3)引出釜外,流体出口管路 (19)可垂向移动以适应样品⑼压缩变形;活塞⑺从釜体⑵外部穿过顶盖⑶并与样品盖 (1〇)点接触;流体进口管路(18)经样品底座(11)和下法兰⑴引出到釜外;围压液进口(15) 经下法兰⑴引出到釜外,围压液出口(23)经顶盖⑶引出到釜外。
2. 根据权利要求1所述的用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜,其特 征在于,所述釜体⑵外周焊接夹套(5),夹套(5)底部连通制冷液进口(16),夹套⑸顶部连 通制冷液出口(17)。
3. 根据权利要求2所述的用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜,其特 征在于,所述夹套⑸外周固定保温层(6)。
4. 根据权利要求1所述的用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜,其特 征在于,温度传感器(8)插入顶盖(3)并固定。
5. 根据权利要求1所述的用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜,其特 征在于,活塞⑺设计有上限位器(21)和下限位器(22)。
6. 根据权利要求1所述的用于含水合物沉积物渗透率应力敏感性评价的反应釜,其特 征在于,在两个相互接触的部件间设置密封圈(20),所述两个互相接触的部件包括:固定底 座(13)与下法兰⑴、下法兰⑴与釜体⑵、样品底座(11)与下法兰⑴、固定底座(13)与样 品底座(11)、顶盖⑶与釜体⑵、活塞⑺与顶盖⑶、流体出口管路(19)与顶盖⑶、温度传 感器⑻与顶盖⑶。
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