一種天然氣水合物出砂防砂反應釜的製作方法

2023-12-09 15:56:36 1

本實用新型涉及反應釜領域，尤其涉及一種天然氣水合物出砂防砂反應釜。

背景技術：

眾所周知，天然氣水合物作為潛在的新能源在全世界受到高度重視，基於水合物應用技術的開發也受到越來越多的關注。氣體水合物是小分子氣體（N2、CO2、CH4、C2H6、C3H8等）和水在一定的溫度和壓力條件下生成的一種晶體。目前國外已就多種水合物應用技術在石油、化工和環境保護等工業領域應用進行了實驗室研究和工業化開發。水合物應用技術在我國的發展還是剛剛起步，大部分的實驗研究還處於水合物相平衡和動力學的基礎理論上階段，其中，反應容器是水合物各種試驗研究的核心裝置，然而目前的研究重點往往側重於實驗工藝及方法，對於水合物反應容器開採模擬關注甚少。

隨著水合物應用技術的日益發展，這種矛盾越來越突出，為了模擬不同地下砂層中再天然氣水合物開採時，砂層溢出防砂網的情況，尤其在天然氣水合物開採模擬測試及水合物氣體分離等實驗上，模擬地層天然氣水合物開採的反應釜呈現出功能單一、實驗周期長、造價昂貴等缺點。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種天然氣水合物出砂防砂反應釜，更加明顯的反應出天然氣水合物在開採的過程中，砂層溢出防砂網的情況，結構簡單，試驗周期短。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為：一種天然氣水合物出砂防砂反應釜，其創新點在於：包括反應釜筒體、冷卻盤管、防砂網、砂層、釜蓋和覆壓活塞；

所述反應釜筒體呈一端開口一端封閉的圓筒狀結構，反應釜筒體中間開有呈圓柱狀容納砂層的容納腔，該容納腔的側壁上安裝有冷卻盤管；反應釜的底端沿著軸線方向設置有與容納腔導通的出砂流道；所述容納腔的底端設置有防砂網定位槽；垂直於反應釜的底端設置有出砂管，出砂管與出砂流道導通且出砂管通過閥門控制；所述反應釜筒體的側壁上設置有接通砂層的進液口；

所述防砂網包括外層防砂網和內層防砂網，所述內層防砂網呈中空的圓柱狀結構，內層防砂網置於反應釜筒體底端的防砂網定位槽中，所述外層防砂網呈環形狀緊貼在冷卻盤管上，內層防砂網與外層紡紗網之間為容納砂層的容納腔，砂層置於內層防砂網與外層防砂網之間；

所述釜蓋呈階梯軸狀且邊緣上開有螺釘孔，釜蓋通過螺釘與反應釜筒體的開口端相連使筒體封閉；釜蓋的中心沿著軸線方向開有覆壓活塞安裝孔；釜蓋內部設置開有容納覆壓活塞的空腔，釜蓋上還設置有覆壓口，通過覆壓口加壓驅動覆壓活塞沿著釜蓋容納覆壓活塞的空腔移動；

所述覆壓活塞的一端穿過釜蓋上的覆壓活塞安裝孔，覆壓活塞置於釜蓋容納覆壓活塞的空腔中，覆壓活塞的底端置於砂層的上方通過覆壓活塞給砂層施加壓力；覆壓活塞的底端中間開有容納內層紡紗網的圓柱孔，覆壓活塞沿著軸線方向開有進氣管。

進一步的，所述反應釜筒體的底端設置有若干個測溫探頭口。

進一步的，所述反應釜筒體的外壁上還環繞設置有水夾套。

本實用新型的優點在於：

1）通過緩慢打開出砂管的控制閥門，釋放腔體中的壓力，天然氣氣體從砂層中析出會帶出砂層中的砂子，根據天然氣析出時帶出的砂子的量來模擬現實開需要採用採用何種孔隙直徑的防砂網，便於根據不同的巖層的中需要採用何種防砂網來減少砂子的析出滿足開採的需求；

2）反應釜筒體的底端設置有若干個測溫探頭口，可以隨時監測砂層中的溫度，了解天然氣水合物在各個階段的溫度狀況；

3）反應釜筒體的外壁上還環繞設置有水夾套，通過水夾套注入冷凍水對反應釜形成一道保溫層，防止砂層的溫度波動巨大，對測試數據造成影響。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1為天然氣水合物出砂防砂反應釜剖視圖。

圖2為天然氣水合物出砂防砂反應釜的反應釜筒體剖視圖。

圖3為天然氣水合物出砂防砂反應釜的釜蓋剖視圖。

圖4為天然氣水合物出砂防砂反應釜的覆壓活塞剖視圖。

如圖1至圖4所示：1、反應釜筒體；11、容納腔；12、出砂流道；13、防砂網定位槽；14、出砂管；15、進液口；16、測溫探頭口；2、冷卻盤管；3、防砂網；31、外層防砂網；32、內層防砂網；4、砂層；5、釜蓋；51、覆壓活塞安裝孔；52、空腔；53、覆壓口；6、覆壓活塞；61、圓柱孔；62、進氣管；7、水夾套。

具體實施方式

下面的實施例可以使本專業的技術人員更全面地理解本實用新型，但並不因此將本實用新型限制在所述的實施例範圍之中。

如圖1至圖4所示的一種天然氣水合物出砂防砂反應釜，包括反應釜筒體1、冷卻盤管2、防砂網3、砂層4、釜蓋5和覆壓活塞6。

反應釜筒體1呈一端開口一端封閉的圓筒狀結構，反應釜筒體1中間開有呈圓柱狀容納砂層4的容納腔11，該容納腔11的側壁上安裝有冷卻盤管2；反應釜1的底端沿著軸線方向設置有與容納腔11導通的出砂流道12；所述容納腔11的底端設置有防砂網定位槽13；垂直於反應釜的底端設置有出砂管14，出砂管14與出砂流道12導通且出砂管14通過閥門控制；所述反應釜筒體1的側壁上設置有接通砂層4的進液口15。

防砂網3包括外層防砂網31和內層防砂網32，所述內層防砂網32呈中空的圓柱狀結構，內層防砂網32置於反應釜筒體1底端的防砂網定位槽13中，所述外層防砂網31呈環形狀緊貼在冷卻盤管2上，內層防砂網32與外層紡紗網31之間為容納砂層的容納腔11，砂層4置於內層防砂網與32外層防砂網31之間。

釜蓋5呈階梯軸狀且邊緣上開有螺釘孔，釜蓋5通過螺釘與反應釜筒體1的開口端相連使筒體封閉；釜蓋5的中心沿著軸線方向開有覆壓活塞安裝孔51；釜蓋5內部設置開有容納覆壓活塞6的空腔52，釜蓋5上還設置有覆壓口53，通過覆壓口53加壓驅動覆壓活塞6沿著釜蓋5容納覆壓活塞6的空腔52移動。

覆壓活塞6的一端穿過釜蓋5上的覆壓活塞安裝孔51，覆壓活塞6置於釜蓋6容納覆壓活塞6的空腔52中，覆壓活塞6的底端置於砂層4的上方通過覆壓活塞6給砂層4施加壓力；覆壓活塞6的底端中間開有容納內層紡紗網31的圓柱孔61，覆壓活塞沿著軸線方向開有進氣管62。

反應釜筒體1的底端設置有若干個測溫探頭口16，可以隨時監測砂層4中的溫度，了解天然氣水合物在各個階段的溫度狀況。

反應釜筒體1的外壁上還環繞設置有水夾套7；通過水夾套7注入冷凍水對反應釜形成一道保溫層，防止砂層4的溫度波動巨大，對測試數據造成影響。

該天然氣水合物出砂防砂反應釜的工作原理是：

天然氣水合物形成階段：關閉控制出砂管的閥門，通過冷卻盤管中通入冷凍水對砂層進行降溫，通過反應釜筒體的側壁上設置的進液口向砂層中通入冷凍水，通過覆壓活塞上的進氣管向砂層中通不斷通入天然氣加壓，通過覆壓口加壓驅動覆壓活塞沿著釜蓋容納覆壓活塞的空腔移動對砂層加壓模擬天然氣水合物形成的巖層，在低溫高壓下冷凍水與天然氣混合在砂層中形成天然氣水合物。

天然氣的模擬析出：緩慢打開出砂管的控制閥門，釋放腔體中的壓力，天然氣氣體從砂層中析出會帶出砂層中的砂子，根據天然氣析出時帶出的砂子的量來模擬現實開需要採用採用何種孔隙直徑的防砂網。

本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。