水合物成藏實驗裝置的新型壓力測點(diǎn)解冰堵結(jié)構(gòu)

邢義良　方洋

摘要：本文結(jié)合天然氣設(shè)備常用的解冰堵方法，對水合物成藏實驗設(shè)備的壓力測點(diǎn)冰堵問題提出了一種油浴加熱裝置，這種油浴加熱裝置能夠保證壓力測點(diǎn)周圍的環(huán)境持續(xù)保持在可測狀態(tài)，同時不會對成藏實驗裝置的內(nèi)部環(huán)境造成較大的影響，是一種創(chuàng)新的解冰堵結(jié)構(gòu)，解決了水合物成藏實驗裝置的壓力測點(diǎn)冰堵問題。

關(guān)鍵詞：水合物成藏實驗;壓力測點(diǎn);冰堵;油浴加熱

1 引言

目前在水合物勘探及開發(fā)等領(lǐng)域中，需要經(jīng)常進(jìn)行一些實驗室尺度的相關(guān)理論及實驗?zāi)Ｐ偷哪M，進(jìn)行一些關(guān)于水合物藏的模擬實驗。在實驗?zāi)M過程中，首先需要對水合物藏進(jìn)行成藏過程的模擬，這是進(jìn)行其他一些實驗的前期準(zhǔn)備的基礎(chǔ)性實驗，成藏過程的模擬實驗是在一個低溫、高壓的環(huán)境，在此條件下通過水和甲烷的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生水合物，這個過程中，需要長期保持低溫高壓的實驗條件，實驗設(shè)備在模擬過程中，對成藏情況及溫度、壓力條件進(jìn)行各類測點(diǎn)的實時監(jiān)測，監(jiān)測在成藏過程中水合物的溫度及壓力變化情況，以判斷水合物成藏的階段及成藏的情況。

在低溫下，經(jīng)常會出現(xiàn)壓力測點(diǎn)的冰堵情況，壓力測試往往會受到較大的影響而失效，壓力監(jiān)測就會達(dá)不到真實的監(jiān)測結(jié)果，因而實驗結(jié)果更不能指導(dǎo)實際生產(chǎn)。水合物成藏實驗裝置如圖1所示，1為電路總線，連接實驗艙內(nèi)的溫度和壓力傳感器，將傳感器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)終端收集處理，2是鎖緊螺栓，用來連接艙體和上蓋，7是石英砂，在實驗過程中先將石英砂注入高壓艙內(nèi)，再注入水和天然氣。在完成三相注入后，將高壓艙降溫并升壓，即可觀察水合物生成情況。

2 傳統(tǒng)解冰堵方法和原理

冰堵現(xiàn)象在天然氣設(shè)備及相關(guān)試驗設(shè)備上是非常常見的，目前解冰堵方案主要根據(jù)冰堵現(xiàn)象的出現(xiàn)地點(diǎn)、出現(xiàn)形式等分情況對待[1]。對于大型實驗裝備外接注入機(jī)構(gòu)，通常采用熱水澆堵的方法促進(jìn)冰堵消解;對于長管道及戶外無人區(qū)域出現(xiàn)的管路冰堵，通常采用外接電熱套的方法解冰堵;對于實驗室小型設(shè)備及冰堵部位在裝置內(nèi)部的情況，往往采用水浴加熱的形式將熱量傳送到冰堵區(qū)域促進(jìn)解堵[2-4]。目前對于水合物成藏實驗裝置的壓力測點(diǎn)解冰堵研究尚且處于空白階段，實際上不僅是針對水合物成藏實驗裝置的壓力測點(diǎn)冰堵問題，但凡壓力測點(diǎn)處于非流體環(huán)境下的實驗裝置中，冰堵問題的解決都將會提升實驗精度。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出改進(jìn)，提出了防止水合物藏模擬實驗過程中壓力測點(diǎn)冰堵及解堵的結(jié)構(gòu)，其是在原有設(shè)備上進(jìn)行優(yōu)化更改，通過在引壓管線外圍增添導(dǎo)熱油浴套管的技術(shù)手段，以及在引壓管線內(nèi)部填充導(dǎo)壓油的技術(shù)特征結(jié)合，防止低溫對測壓管線造成結(jié)冰堵塞的情況發(fā)生，通過引壓管內(nèi)的介質(zhì)和外部加熱相結(jié)合的辦法，防止并解除此類設(shè)備壓力管線冰堵的發(fā)生，為水合物成藏過程的準(zhǔn)確測量提供了保障，為科研中的參數(shù)提取提供了準(zhǔn)確的保證。

防止水合物藏模擬實驗過程中壓力測點(diǎn)冰堵及解堵的結(jié)構(gòu)，包括布設(shè)在高壓艙體內(nèi)腔中的多個壓力測點(diǎn)組件，高壓艙體中填充有石英砂，其中：壓力測點(diǎn)組件包括導(dǎo)熱油、引壓油、加熱油浴套管、引壓管線和濾芯，引壓管線就是一個中空的不銹鋼細(xì)管，濾芯與引壓管線過盈配合并連接在引壓管線的引壓端口，壓力傳感器的測壓端口與引壓管線的輸出端口通過螺紋連接，這樣壓力就可以通過濾芯傳遞給引壓油，進(jìn)而傳遞給壓力傳感器。加熱組件包括加熱絲、電纜線和加熱控制箱。加熱油浴套與引壓管線的外側(cè)套接，在加熱油浴套管與引壓管線之間的空腔中布設(shè)有導(dǎo)熱油。加熱絲兩端通過電纜線連接到加熱控制箱，加熱絲浸入導(dǎo)熱油中，通過加熱絲的熱能給導(dǎo)熱油升溫，通過導(dǎo)熱油將熱量傳導(dǎo)給引壓油以及其他測點(diǎn)組件，保證測點(diǎn)組件工作環(huán)境溫度不會引起冰堵，對于已經(jīng)冰堵的環(huán)境可以加熱使其冰堵消解。

壓力傳感器的測壓端口與引壓套管的上端口通過螺紋連接，傳感器測點(diǎn)伸入高壓艙體的內(nèi)部的混合物并與高壓艙體采用螺紋連接。加熱絲的兩端利用電纜線與加熱控制箱連接，加熱絲浸入導(dǎo)熱油內(nèi)部，加熱絲兩端伸出加熱油浴套管之外并采用焊接方法固定在加熱油浴套管 的上端面上，引壓套管穿過加熱油浴套管并在加熱油浴套管的上下端面上焊接固定，引壓套管和加熱油浴套管之間的空腔注入導(dǎo)熱油，濾芯與引壓套管過盈配合，并堵住引壓套管的下端面即引壓端口，引壓套管的內(nèi)腔注滿引（下轉(zhuǎn)第188頁）（上接第186頁）壓油。

4 結(jié)論

經(jīng)過實驗論證和原理分析，新型壓力測點(diǎn)解冰堵結(jié)構(gòu)有著如下優(yōu)勢：

①結(jié)構(gòu)簡單，不破壞原有的結(jié)構(gòu)，在原有的引壓管線外圍再添加一層加熱油浴套管，在加熱油浴套管中填充有熱的導(dǎo)熱油，并在引壓管線內(nèi)部填充引壓硅油的技術(shù)特征結(jié)合，即可實現(xiàn)防冰堵及解堵;

②提高水合物藏的成藏實驗測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;

③根據(jù)各類壓力測點(diǎn)管線的防冰堵及解堵情況，可以更加精確的進(jìn)行水合物藏的關(guān)于壓力場的原始數(shù)據(jù)提取，更加準(zhǔn)確的進(jìn)行壓力場的反演。

參考文獻(xiàn)：

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