CN209432550U - 一种液态co2混配及粘度检测一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置，结构紧凑，功能齐全，检测精度高，包括外筒，外筒上下两端均通过连接件分别连接上端盖和下端盖组成密封腔，外筒轴心有中芯筒，中芯筒的上端口和下端口分别位于上端盖和下端盖内侧，中芯筒外壁和外筒内壁之间形成环形过流腔，中芯筒的筒壁临近上端口和下端口处分别开有过流通道，上端盖外侧分别连接有延伸至内腔的气相管汇、氮气增压管汇和增粘剂管汇，下端盖外侧分别连接有延伸至内腔的液相管汇、排污管汇，下端盖上对应中芯筒轴心处位置设置有延伸至下端盖内腔侧的搅拌装置。本实用新型采用氮气注入的设计，改变液态CO2的临界状态，使液态CO2与增粘剂在搅拌过程中处于过临界状态。
Description
技术领域
本实用新型属于油气田开发技术领域，尤其涉及一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置。
背景技术
CO2干法加砂压裂技术是新兴的一种压裂技术，对低渗透、低压油气藏具有较好的适用性，较水基压裂技术，可消除储层水敏和水锁伤害，提高压裂改造效果；用于页岩气、煤层气压裂可促进吸附天然气的解析。其中的关键技术就是液态CO2的携砂性能，纯液态CO2在施工过程中的携砂性能较弱，通常在管路中加入增粘剂以增强液态CO2的粘度，从而提高液态CO2的携砂性能，因此研发高性能的增粘剂就显得至关重要。
室内检测液态CO2粘度或研发新型增粘剂，要求试验装置的检测性能可靠、精确，常规的液态CO2试验装置由于液态CO2与增粘剂的密度不一样，常出现分层现象，且在混配过程中混配不均，导致粘度检测数据与实际存在偏差，且因液态CO2处于临界状态，在混配过程中，气液转换现象明显，对粘度检测数据也有影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置及方法，通过采用氮气注入的设计，改变液态CO2的临界状态，使液态CO2与增粘剂在搅拌过程中处于过临界状态，混配充分，以解决混配液中粘度检测不精确的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液态CO混配及粘度检测一体化装置，至少包括外筒，所述外筒上下两端均通过连接件分别连接上端盖和下端盖组成密封腔，外筒轴心有中芯筒，中芯筒的上端口和下端口分别位于上端盖和下端盖内侧，中芯筒外壁和外筒内壁之间形成环形过流腔，中芯筒的筒壁临近上端口和下端口处分别开有过流通道，上端盖外侧分别连接有延伸至内腔的气相管汇、氮气增压管汇和增粘剂管汇，下端盖外侧分别连接有延伸至内腔的液相管汇、排污管汇，下端盖上对应中芯筒轴心处位置设置有延伸至下端盖内腔侧的搅拌装置。
所述氮气增压管汇上连接有增压阀，气相管汇上连接有气相阀，增粘剂管汇上连接有增粘剂阀，排污管汇上连接有排污阀，液相管汇上连接有液相阀。
所述上端盖外侧还分别连接有延伸至内腔的安全阀和压力传感器，下端盖外侧还分别连接有延伸至内腔的粘度计和温度传感器。
所述氮气增压管汇上连接有增压阀，气相管汇上连接有气相阀，增粘剂管汇上连接有增粘剂阀，排污管汇上连接有排污阀，液相管汇上连接有液相阀，所述上端盖外侧还分别连接有延伸至内腔的安全阀和压力传感器，下端盖外侧还分别连接有延伸至内腔的粘度计和温度传感器，还包括控制器，安全阀、增压阀、气相阀、增粘剂阀、排污阀和液相阀均是电动阀门，所述每个电动阀门、压力传感器、粘度计、温度传感器均和控制器电信号连接。
所述搅拌装置包括叶片和动力轴，其中动力轴一端位于下端盖外侧，动力轴另一端穿过下端盖延伸至密封腔内且固定连接有叶片，动力轴与下端盖之间通过轴密封转动连接。
所述连接件包括法兰、金属缠绕垫及螺栓，法兰分为上法兰和下法兰，其中上法兰、下法兰分别焊接在外筒的上下两端，上法兰和上端盖以及下法兰和下端盖之间均通过金属缠绕垫和螺栓可拆卸连接。
所述上端盖内侧设置有凸沿，中芯筒的顶部内径和凸沿匹配，中芯筒的上沿通过凸沿和上端盖连接；所述中芯筒临近上端口的过流通道是多个长条形孔，中芯筒临近下端口的过流通道是开设在中芯筒的下沿上的多个过流槽，其中长条形孔和过流槽均沿中芯筒的周向均匀布置且数量一致。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型采用氮气注入的设计，可改变液态CO2的临界状态，使液态CO2与增粘剂在搅拌过程中处于过临界状态。
2、本实用新型采用的中芯筒设计，可实现液态CO2与增粘剂的充分混配。
3、本实用新型的采用的液态CO2与增粘剂混配及粘度检测一体化装置设计，结构紧凑，功能齐全，检测精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中说需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是本实用新型的中芯筒结构示意图。
图中：1-氮气增压管汇；2-气相管汇；3-增压阀；4-气相阀；5-安全阀；6-压力传感器；7-增粘剂阀；8-增粘剂管汇；9-上端盖；10-上法兰；11-外筒；12-中芯筒；13-下法兰；14-下端盖；15-粘度计；16-排污管汇；17-排污阀；18-动力轴；19-轴密封；20-叶片；21-液相阀；22-液相管汇；23-温度传感器；24-金属缠绕垫；25-液面。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式 、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置，至少包括外筒11，其特征在于：所述外筒11上下两端均通过连接件分别连接上端盖9和下端盖14组成密封腔，外筒11轴心有中芯筒12，中芯筒12的上端口和下端口分别位于上端盖9和下端盖14内侧，中芯筒12外壁和外筒11内壁之间形成环形过流腔，中芯筒12的筒壁临近上端口和下端口处分别开有过流通道，上端盖9外侧分别连接有延伸至内腔的气相管汇2、氮气增压管汇1和增粘剂管汇8，下端盖14外侧分别连接有延伸至内腔的液相管汇22、排污管汇16，下端盖14上对应中芯筒12轴心处位置设置有延伸至下端盖14内腔侧的搅拌装置。
本实用新型结构紧凑，功能齐全，检测精度高。使用时，先将液相管汇22连接在液态CO2储存设备的液相出口，切换液态CO2储存设备的气相/液相转换阀至气相，将液态CO2储存设备的气相通过液相管汇22导入密封腔内，使密封腔的内部压力与液态CO2储存设备的压力平衡，压力传感器6可检测出密封腔的内部压力；然后切换液态CO2储存设备的气相/液相转换阀至液相，通过气相管汇2进行排气，给密封腔导入液态CO2储存设备内的液态CO2，根据每组检测用量需求，计算液态CO2用量，保证液态CO2与后期注入的增粘剂混配合的液位高度稳定，保持液态CO2与增粘剂的混合液体的液位高度位于中芯筒12上部过流通道，利于形成循环通道，关闭液相管汇22和气相管汇2；打开增粘剂管汇8通过其向密封腔内泵注一定量的增粘剂，增粘剂是在油田压裂施工中提高管线和井筒内液态CO2的携砂性能，防止出现支撑剂堵塞管路或井筒，提高液态CO2的粘度，增强携砂性能，根据每组检测用量需求，计算增粘剂用量，保持液态CO2与增粘剂的混合液位至中芯筒12上部，关闭增粘剂管汇8停止泵注增粘剂；开通氮气增压管汇1，稳定压力值在2MPa-3.5MPa之间，使液态CO2处于过临界状态；开启动力端，动力端驱动搅拌装置旋转，调节搅拌装置的转速，使得混配液形成循环流动，达到充分混配的目的，液体流向沿中芯筒12内部上行后，经中芯筒12上侧的开口流出，沿中芯筒12与外筒11之间的环形过流腔下行，再通过中芯筒12下侧的开口流入中芯筒12内部，如此往复进行混配，直至充分混配，停转搅拌装置。关闭氮气增压管汇1，打开排污管汇16，调节其流量大小进行排液，直至密封腔内压力降至零。
实施例2
如图1所示，它是在实施例1的基础上改进，所述氮气增压管汇1上连接有增压阀3，气相管汇2上连接有气相阀4，增粘剂管汇8上连接有增粘剂阀7，排污管汇16上连接有排污阀17，液相管汇22上连接有液相阀21，所述上端盖9外侧还分别连接有延伸至内腔的安全阀5和压力传感器6，下端盖14外侧还分别连接有延伸至内腔的粘度计15和温度传感器23，还包括控制器，安全阀5、增压阀3、气相阀4、增粘剂阀7、排污阀17和液相阀21均是电动阀门，所述每个电动阀门、压力传感器6、粘度计15、温度传感器23均和控制器电信号连接。
使用时，先将液相管汇22连接在液态CO2储存设备的液相出口，切换液态CO2储存设备的气相/液相转换阀至气相，打开液相阀21，将液态CO2储存设备的气相通过液相管汇22导入密封腔内，使密封腔的内部压力与液态CO2储存设备的压力平衡，压力传感器6可检测出密封腔的内部压力；然后切换液态CO2储存设备的气相/液相转换阀至液相，远程调节气相阀4开度，通过气相管汇2进行排气，给密封腔导入液态CO2储存设备内的液态CO2，根据每组检测用量需求，计算液态CO2用量，保证液态CO2与后期注入的增粘剂混配合的液位高度稳定，保持液态CO2与增粘剂的混合液体的液位高度位于中芯筒12上部过流通道，高于长条形开孔位置，利于形成循环通道，关闭液相阀21和气相阀4；打开增粘剂管汇8上的增粘剂阀7通过其向密封腔内泵注一定量的增粘剂，增粘剂是在油田压裂施工中提高管线和井筒内液态CO2的携砂性能，防止出现支撑剂堵塞管路或井筒，提高液态CO2的粘度，增强携砂性能，根据每组检测用量需求，计算增粘剂用量，保持液态CO2与增粘剂的混合液位至中芯筒12上部，关闭增粘剂阀7停止泵注增粘剂；远程开启增压阀3至20%-40%开度，稳定压力值在2MPa-3.5MPa之间，使液态CO2处于过临界状态；开启动力端，动力端驱动搅拌装置旋转，调节搅拌装置的转速，使得混配液形成循环流动，达到充分混配的目的，搅拌装置的转速跟本实用新型的一体化装置整体、循环通道及叶片大小尺寸有关，液体流向沿中芯筒12内部上行后，到达如图1所示的液面25的位置，经中芯筒12上侧的开口流出，沿中芯筒12与外筒11之间的环形过流腔下行，再通过中芯筒12下侧的开口流入中芯筒12内部，如此往复进行混配，可实时检测粘度计15数据变化，刚开始底部为纯液态CO2，粘度计15数据为一个值，混配过程中，粘度计15数据会变化，并多次测定其数据，直至粘度计15数据没有变化后，表面已经充分混配，停转搅拌装置。粘度计15可持续采集混配液粘度数据，选取最优数据作为试验数据；关闭增压阀3，远程打开排污阀17，调节其流量大小进行排液，直至压力传感器6上显示的密封腔内压力降至零。
实施例3
如图1所示，它是在实施例1和实施例2的基础上改进，所述搅拌装置包括叶片20和动力轴18，其中动力轴18一端位于下端盖14外侧，动力轴18另一端穿过下端盖14延伸至密封腔内且固定连接有叶片20，动力轴18与下端盖14之间通过轴密封19转动连接。
搅拌装置与动力端采用远程控制，方便安全，动力轴18和下端盖14通过轴密封19固定和密封，动力轴18带动叶片20旋转，压力传感器6和温度传感器23可识别密封腔内的压力和温度，在压力和温度在安全范围内动力轴18带动叶片20充分混配液体。
实施例4
如图1、图2所示，它是在实施例1的基础上改进，所述连接件包括法兰、金属缠绕垫24及螺栓，法兰分为上法兰10和下法兰13，其中上法兰10、下法兰13分别焊接在外筒11的上下两端，上法兰10和上端盖9以及下法兰13和下端盖14之间均通过金属缠绕垫24和螺栓可拆卸连接。外筒11和上端盖9、下端盖14采用法兰连接，拆卸方便、强度高、密封性能好。使用方便，能够承受较大的压力。
所述上端盖9内侧设置有凸沿，中芯筒12的顶部内径和凸沿匹配，中芯筒12的上沿通过凸沿和上端盖9连接；所述中芯筒12临近上端口的过流通道是多个长条形孔，中芯筒12临近下端口的过流通道是开设在中芯筒12的下沿上的多个过流槽，其中长条形孔和过流槽均沿中芯筒12的周向均匀布置且数量一致。过流槽开设在中芯筒12下沿，可使液体在循环混配的过程中密封腔底部无积压沉淀，满足充分混配的要求。密封腔内流体流向沿中芯筒12内部上行后，经中芯筒12上部的长条形孔流出，沿中芯筒12与外筒11之间的环形过流腔下行，再通过中芯筒12下端的过流槽流入中芯筒12内部，如此往复。
实施例5
在实施例2的基础上，本实用新型提供了一种纯液态CO2粘度的检测方法，其特征在于，包括：
1）充压
将液相管汇22连接在液态CO2储存设备的液相出口，打开液相阀21，向密封腔内导入气态CO2，使密封腔内与液态CO2储存设备的压力平衡；
2）充液
调节气相阀4开度，进行排气，向密封腔内导入液态CO2，液位升至一定位置，关闭液相阀21和气相阀4；
3）氮气增压
开启增压阀3，稳定压力值，使液态CO2处于过临界状态；
4）检测
粘度计15持续采集混配液粘度数据；
5）排液泄压
关闭增压阀3、打开排污阀17进行排液，直至密封腔内的压力降至零。
实施例6
在实施例1和实施例5的基础上，本实用新型提供了一种液态CO2混配及粘度检测方法，其特征在于，包括：
1）充压
将液相管汇22连接在液态CO2储存设备的液相出口，打开液相阀21，向密封腔内导入气态CO2，使密封腔内与液态CO2储存设备的压力平衡；
2）充液
调节气相阀4开度，进行排气，向密封腔内导入液态CO2，液位升至一定位置，关闭液相阀21和气相阀4；
3）增粘剂注入
打开增粘剂阀7，通过增粘剂管汇8向密封腔内泵注增粘剂，保持液态CO2与增粘剂的混合液位至中芯筒12上部长条形孔的范围内，关闭增粘剂阀7；
4）氮气增压
开启增压阀3，稳定压力值，使液态CO2处于过临界状态；
5）混配
开启动力端，驱动动力轴18带动叶片20转动进行混配，充分混配，停止搅拌装置的转动；
6）检测
粘度计15持续采集混配液粘度数据；
7）排液泄压
关闭增压阀3、打开排污阀17进行排液，直至密封腔内的压力降至零。
所述步骤5的混配过程中，流体流向沿中芯筒12内部上行后，经中芯筒12上部的长条形孔流出，沿中芯筒12与外筒11之间的环形过流腔下行，再通过中芯筒12下端的过流通道流入中芯筒12内部，如此往复。
本实用新型所述的一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置采用氮气注入的设计可改变液态CO2的临界状态，使液态CO2与增粘剂在搅拌过程中处于过临界状态，彻底改变液态CO2在临界状态由于气化原因造成粘度检测不精确的现状，为室内研发新型增粘剂、提高液态CO2携砂性能提供一种可靠的检测手段，大大缩短了研发周期，也为现场压裂施工过程中精确的控制增粘剂注入量提供技术支撑。
这里需要说明的是：在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。采用的试剂也属于现有技术，市场均可购得。
Claims (7)
1.一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置，至少包括外筒（11），其特征在于：所述外筒（11）上下两端均通过连接件分别连接上端盖（9）和下端盖（14）组成密封腔，外筒（11）轴心有中芯筒（12），中芯筒（12）的上端口和下端口分别位于上端盖（9）和下端盖（14）内侧，中芯筒（12）外壁和外筒（11）内壁之间形成环形过流腔，中芯筒（12）的筒壁临近上端口和下端口处分别开有过流通道，上端盖（9）外侧分别连接有延伸至内腔的气相管汇（2）、氮气增压管汇（1）和增粘剂管汇（8），下端盖（14）外侧分别连接有延伸至内腔的液相管汇（22）、排污管汇（16），下端盖（14）上对应中芯筒（12）轴心处位置设置有延伸至下端盖（14）内腔侧的搅拌装置。
2.根据权利要求1所述的一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置，其特征在于：所述氮气增压管汇（1）上连接有增压阀（3），气相管汇（2）上连接有气相阀（4），增粘剂管汇（8）上连接有增粘剂阀（7），排污管汇（16）上连接有排污阀（17），液相管汇（22）上连接有液相阀（21）。
3.根据权利要求1所述的一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置，其特征在于：所述上端盖（9）外侧还分别连接有延伸至内腔的安全阀（5）和压力传感器（6），下端盖（14）外侧还分别连接有延伸至内腔的粘度计（15）和温度传感器（23）。
4.根据权利要求1所述的一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置，其特征在于：所述氮气增压管汇（1）上连接有增压阀（3），气相管汇（2）上连接有气相阀（4），增粘剂管汇（8）上连接有增粘剂阀（7），排污管汇（16）上连接有排污阀（17），液相管汇（22）上连接有液相阀（21），所述上端盖（9）外侧还分别连接有延伸至内腔的安全阀（5）和压力传感器（6），下端盖（14）外侧还分别连接有延伸至内腔的粘度计（15）和温度传感器（23），还包括控制器，安全阀（5）、增压阀（3）、气相阀（4）、增粘剂阀（7）、排污阀（17）和液相阀（21）均是电动阀门，所述每个电动阀门、压力传感器（6）、粘度计（15）、温度传感器（23）均和控制器电信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置，其特征在于：所述搅拌装置包括叶片（20）和动力轴（18），其中动力轴（18）一端位于下端盖（14）外侧，动力轴（18）另一端穿过下端盖（14）延伸至密封腔内且固定连接有叶片（20），动力轴（18）与下端盖（14）之间通过轴密封（19）转动连接。
6.根据权利要求1所述的一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置，其特征在于：所述连接件包括法兰、金属缠绕垫（24）及螺栓，法兰分为上法兰（10）和下法兰（13），其中上法兰（10）、下法兰（13）分别焊接在外筒（11）的上下两端，上法兰（10）和上端盖（9）以及下法兰（13）和下端盖（14）之间均通过金属缠绕垫（24）和螺栓可拆卸连接。
7.据权利要求6所述的一种液态CO2混配及粘度检测一体化装置，其特征在于：所述上端盖（9）内侧设置有凸沿，中芯筒（12）的顶部内径和凸沿匹配，中芯筒（12）的上沿通过凸沿和上端盖（9）连接；所述中芯筒（12）临近上端口的过流通道是多个长条形孔，中芯筒（12）临近下端口的过流通道是开设在中芯筒（12）的下沿上的多个过流槽，其中长条形孔和过流槽均沿中芯筒（12）的周向均匀布置且数量一致。
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| CN201822033668.2U CN209432550U (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种液态co2混配及粘度检测一体化装置 |
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| CN201822033668.2U CN209432550U (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种液态co2混配及粘度检测一体化装置 |
Publications (1)
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| CN201822033668.2U Active CN209432550U (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种液态co2混配及粘度检测一体化装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109490038A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-19 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院 | 一种液态co2混配及粘度检测一体化装置及方法 |
-
2018
- 2018-12-05 CN CN201822033668.2U patent/CN209432550U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109490038A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-19 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院 | 一种液态co2混配及粘度检测一体化装置及方法 |
| CN109490038B (zh) * | 2018-12-05 | 2024-07-05 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种液态co2混配及粘度检测一体化装置及方法 |
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