井中高温高压反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工领域，尤其涉及一种井中高温高压反应装置。
【背景技术】
[0002] 长期W来，在化工工业体系中随着例如温度、压力、易燃气体环境等反应条件的增 加，使得工程装置的安全保障条件大幅提高，对装置制造、安全、环境保护均提出了十分苛 刻的条件，从而大大提高了工程造价与安全、环保成本。
[0003] 在化石能源中重质原料的轻质化、洁净化工程中，无论是煤直接液化，还是重油加 氨改质、煤油共炼，反应过程均需在高温高压、氨气环境中进行，无论对上述哪种工艺条件 都十分苛刻。即使是常规的油品加氨精制工艺，也需在临氨状态，工作温度35(TC-47(TC， 工作压力8MPa-20MPa下完成。
[0004] 而苛刻反应条件使得装置的工业制造成为了一个巨大的工程。例如一个百万吨 级煤、重油的加氨反应装置，采用新型抗氨耐热2. 25CrMoV钢，单台反应器的质量重达数千 吨，不但给钢材冶炼、锻造、热处理和组装焊接、制造提出了高强度的技术、工艺要求，也对 交通运输与制造成本带来了巨大挑战，限制了煤的加氨轻质化、洁净化工程的发展。
[0005]CN1935943A公开了一种煤加氨反应装置及其工业应用，所述煤加氨反应装置由气 流床和鼓泡床W及煤浆循环泉和换热器组成，气流床及鼓泡床共含于同一圆筒形内衬耐火 材料的壳体中，气流床在上，鼓泡床在下。煤浆可多次进入反应器，能够防止沉淀发生，通过 喷嘴自身的交叉射流和对置敷设喷嘴而形成的撞击流能很好的实现浆体雾化和雾滴与肥 的混合。然而，对于年产500万吨油品的送种反应装置，其反应器内直径为6500mm，气流床 高48m，鼓泡床高40m，共计总高98m。
[0006]CN102234520AXN102417826A公开了大长径比的煤、重油加氨管式反应器，并设置 多次注入氨气装置，减少了反应过程中的氨气过剩量，提高了氨气和反应器的利用率。此类 反应器在中、小型试验装置体现了装置的简洁特点；但对于大型工业装置，100万吨/年轻 质油的装置具有内径〇 500mm的反应管，长度将超过2000m，控制阀口将超过数百台，仅安 全问题就无法解决。
[0007] 由此可见，上述设置于地面的重油加氨、煤直接液化技术与煤油共炼加氨改质等 使用的大型高温高压反应器，为提高装置的安全防护性与环境保护，造成反应器壁厚大、吨 位重、制造难度大，使装置的防护成本远大于装置的功能成本。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提出一种井中高温高压反应装置，能够提高高温高压容器的安全 防护与环境保护效果，降低高温高压容器的安全防护与环境保护的工程成本。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供了一种井中高温高压反应装置，包括；高温高压容器 和安置所述高温高压容器的地下井筒结构，所述地下井筒结构为所述高温高压容器提供安 置空间和泄压安全空间。
[0010] 进一步的，所述地下井筒结构为设置于地面W下的复合壳体，具体包括表层井身 结构、井型井体结构、井型套管结构和固井胶接结构，所述井型井体结构通过在所述表层井 身结构内钻井而获得，所述表层井身结构为所述井型井体结构提供稳定的地层粧座，所述 井型套管结构设置于所述井型井体结构内，通过所述固井胶接结构进行结合，形成井中复 合壳体结构。
[0011] 进一步的，所述表层井身结构包括表层钻井井体结构、表层套管结构和表层固井 结构，所述表层钻井井体结构从地面到地层岩石层进行设置，所述表层套管结构设置在所 述表层钻井井体结构内，通过所述表层固井结构进行结合。
[0012]进一步的，所述表层钻井井体结构为垂直井身结构，井斜《0.3°，井径《2. 5m， 井深《300m。
[0013] 进一步的，所述表层套管结构由油井用套管管件W正反螺纹扣连接形式组成，伸 入所述表层钻井井体结构的底部W上《30m的位置。
[0014] 进一步的，所述表层固井结构为通过油井水泥浆进行固井、油井水泥浆返出地面 后再候凝而成的水泥石，所述水泥石胶接所述表层套管结构和地层，形成表层复合井身结 构。
[0015] 进一步的，所述井型井体结构为垂直井身结构，井斜《1°，钻井井眼井径 《1. 5m,钻井井深《2500m,钻井井径扩大率《1. 15X钻头直径。
[0016]进一步的，所述井型井体结构为倾斜井身结构，井斜《30°或>60°，钻井井眼 井径《1.0m,钻井井深《2000m,钻井井径扩大率《1. 15X钻头直径。
[0017] 进一步的，所述井型井体结构为水平井身结构，钻井井眼井径《1.Om，井型井体结 构的垂直井深《1000m，水平段长度《1000m，钻井井径扩大率《1. 10X钻头直径。
[0018] 进一步的，所述井型套管结构由油井用套管管件W正反螺纹扣连接形式组成，伸 入所述井型井体结构的底部W上20~50m的位置。
[0019] 进一步的，所述固井胶接结构为通过聚合物加砂高温水泥浆进行固井、聚合物加 砂高温水泥浆返出地面后再候凝24~72小时而成的聚合物加砂水泥石，所述聚合物加砂 水泥石胶接所述井型套管结构和地层，形成井中复合壳体结构。
[0020] 进一步的，所述固井胶接结构的井底水泥塞塞体厚度> 30m，所述井型套管结构和 地层间的水泥石为全井交接。
[002。 进一步的，所述井中复合壳体结构的抗压强度> 50MPa，瞬间抗温能力> 500。 抗冲击强度>lOOMPa。
[0022] 进一步的，所述井中复合壳体结构的有效容积至少为所述高温高压容器内有效容 积的5倍。
[0023] 进一步的，所述高温高压容器为悬浮床反应器或固定床反应器。
[0024] 进一步的，所述高温高压容器为气相、液相或流体型高温高压容器。
[00巧]进一步的，所述高温高压容器为隔热管式反应器或隔热环空管式反应器。
[0026] 进一步的，所述隔热管式反应器包括至少一个由一个单体隔热管件或多个单体隔 热管件连接组成的单体隔热管式反应器，单体隔热管式反应器通过地面流量控制组件和/ 或管线W串联或并联或者两者结合的方式与其他一个或多个同样的单体隔热管式反应器 连接而组成隔热管式反应器，所述单体隔热管件具有一个或多个并排的内管和套在所述一 个或多个并排的内管外的封闭外管，所述封闭外管的两端面与所有内管的侧壁相接w在内 外管之间形成隔热密封层。
[0027] 进一步的，所述隔热环空管式反应器包括至少一个由单体隔热环空管外管柱和置 于所述单体隔热环空管外管柱的内管内的环空导流管构成的单体隔热环空管式反应器，所 述单体隔热环空管外管柱由一个单体隔热管件或多个单体隔热管件连接组成，所述单体隔 热环空管式反应器通过地面流量控制组件和/或管线W串联或并联或者两者结合的方式 与其他一个或多个同样的单体隔热环空管式反应器连接而组成隔热环空管式反应器，所述 单体隔热管件具有一个或多个并排的底部封闭的内管和套在所述一个或多个并排的底部 封闭的内管外的封闭外管，所述封闭外管的两端面与所有内管的侧壁相接W在内外管之间 形成隔热密封层。
[0028] 进一步的，所述地下井筒结构为单一地下井筒结构。
[0029] 进一步的，所述地下井筒结构为多个地下井筒结构，并采用从式排列式、反H点、 反五点或反走点的布井方式，井距> 5.Om。
[0030] 进一步的，所述多个地下井筒结构通过地面控制阀组及隔热管线串、并联连接。
[0031] 基于上述技术方案，本发明在地下井筒结构中安置高温高压容器，由地下井筒结 构为高温高压容器提供安置空间和泄压安全空间，相比于地面上的高温高压容器，本发明 的地下井筒结构除了可W节省高温高压容器在地面上的占用空间之外，本身就可W实现对 高温高压容器良好的安全防护和环境保护，使得高温高压容器在破坏时难W对人员和环境 造成恶劣影响，因此极大地改善了高温