一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构的制作方法

本发明涉及一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构，应用于水合物藏前端的勘探开发等试验领域。

背景技术：

目前在水合物勘探及开发等领域中，需要经常进行一些实验室尺度的相关理论及实验模型的模拟，进行一些关于水合物藏的模拟实验，在此类实验模拟过程中，经常需要模拟实际地层的情况，就需要在一个高压舱内部填满石英砂，通过沙子内部注气及注水操作，来模拟原始地层的情况，达到这些条件后，需要对水合物藏进行成藏过程的模拟，这也是进行其他一些综合性开采、防砂等实验的准备性阶段的基础性实验。

水合物成藏过程的模拟实验是在一个低温、高压的环境下进行的，在此条件下通过水分子和多个甲烷分子的化学反应产生水合物，这个过程中，需要设备长期保持低温、高压的实验条件，水合物实验的设备在整个模拟过程中，对成藏情况及温度、压力条件以及模型底部循环注气需要进行各种条件下的实时监测，监测在成藏过程中水合物的温度及压力变化情况，以判断水合物成藏的阶段及成藏的情况，成藏过程中，需要在前期填砂时，将沙子和水进行一定比例的混合，然后将沙子放入高压舱中，并且压实操作，防止气体和水沿着高压舱内部串流，在低温下，沿着设备底部向高压舱内部注入甲烷气体，提高水合物成藏的效率，在此循环过程中，会在气体入口及测点入口等孔道或者通道经常出现水结冰或者天然气水合物形成的现象，会导致设备的孔道出现冰堵，因此设备实验效果会受到较大的影响而失效，气体注入等环节会受到较大的影响，水合物成藏过程将不会彻底形成，因而实验结果往往不能指导实际生产。针对此种实验设备的缺陷，在整个实验设备中，提出了一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构。

技术实现要素：

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构，其是在原有设备基础上进行局部优化设计更改结构，原有设备中，一般通过在内部放置一定目数的石英砂模拟地层条件，并且在沙粒中提前混合一定比例的水，将沙子和水在模型内部压实后，将模型上盖压紧，并用螺栓紧固，在石英砂的底部提前预制了防沙滤芯，可以防止沙子泄露，同时将甲烷气体从滤芯下端的腔体内注入，然后和石英砂进行充分混合，进行循环向上注入，提高成藏效率。

本发明公开的一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构，在原有设备的基础上，在防砂滤芯的下端，设计增加了环形盘管，环形盘管内部填充加热油浴，可以给甲烷气体的入口通道加热，加热后的腔体，可以保证气体及气体通道不会因为水合物成藏形成类似冰状的物质将设备的进气通道堵塞，同时加热油浴可以在外部进行控温，通过加热热浴油的方式可以将已经产生冰堵的孔道进行解堵，将通道内部的冰状水合物分解并打通通道，通过在设备底部增加加热盘管进行防冰堵及解堵处理，此种结构为水合物成藏过程的顺畅和可靠提供了保障，为整体系统的准确测量提供了保障，为科研中的参数提取提供了准确的保证。

技术方案：一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构，在高压舱体的内腔的中下部设有防砂滤芯，在防砂滤芯的下部形成注气腔体，其中：

在注气腔体中布设有环形盘管，所述环形盘管设有环形盘管入口和环形盘管出口，环形盘管入口、环形盘管出口通过环形盘管密封接头与高压舱体的底部固定连接，环形盘管入口与外围的油浴加热设备的出口相连通，环形盘管出口与外围的油浴加热设备的入口相连通，进而在环形盘管中充满循环的热油。

进一步地，环形盘管入口、环形盘管出口通过环形盘管密封接头与高压舱体的底部以螺纹连接的方式固定连接。

进一步地，高压舱体的顶部设有敞口式的圆柱形内腔，高压舱上盖与高压舱体的顶侧通过锁紧螺栓固定连接。

更进一步地，在高压舱上盖与高压舱体的顶侧之间设有密封圈。

进一步地，在防砂滤芯的上部的内腔中设有石英砂和水。

更进一步地，高压舱上盖上还设有多个测柱组件，测柱组件是中空管件，测柱组件的两端分别与大气、高压舱体的内腔相通，在测柱组件中套设有电路总线。

进一步地，在注气腔体中布设有注气主管，注气主管的上部均匀布设有多个注气管多通分支，注气主管设有注气管入口，该注气管入口与高压舱体的底部通过注气管密封接头固定连接；

注气管出口通过注气管出口密封接头与高压舱上盖固定连接并使防砂滤芯的上部的内腔与外界相通。

有益效果：本发明公开的一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构具有以下有益效果：

1、结构简单，不破会原有设备的结构，在原有设备的注气端的密封腔体内通过环形盘管的加热，有效防止了水合物的冰堵产生。

2、采用内部增加环形盘管的方式加热，提高了水合物藏的成藏实验过程的稳定性和可靠性，最大限度减轻了实验的损失。

3、根据实验条件，达到了实验的全程无孔道堵塞，大大提高了实验的效率，缩短了实验周期。

4、采用此种结构，有效的消除了水合物孔道冰堵现象，保证了实验的可连续性，更加真实的、准确的模拟的地层的实际情况，为实际生产提供了更可靠更精准数据。

附图说明

图1为一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构的示意图；

图2为注气腔体的示意图；

图3为环形盘管的示意图；

其中：

1-电路总线2-锁紧螺栓

3-高压舱上盖4-密封圈

5-高压舱体6-测柱组件

7-石英砂8-防砂滤芯

9-注气腔体10-环形盘管

12-环形盘管密封接头

13-环形盘管入口14-注气管密封接头

15-注气管入口16-环形盘管出口

17-注气主管18-注气管多通分支

19-注气管出口20-注气管出口密封接头

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

如图1-3所示，一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构，在高压舱体5的内腔的中下部设有防砂滤芯8，在防砂滤芯8的下部形成注气腔体9，其中：

在注气腔体9中布设有环形盘管10，所述环形盘管10设有环形盘管入口13和环形盘管出口16，环形盘管入口13、环形盘管出口16通过环形盘管密封接头12与高压舱体5的底部固定连接，环形盘管入口13与外围的油浴加热设备的出口相连通，环形盘管出口16与外围的油浴加热设备的入口相连通，进而在环形盘管10中充满循环的热油。

进一步地，环形盘管入口13、环形盘管出口16通过环形盘管密封接头12与高压舱体5的底部以螺纹连接的方式固定连接。

进一步地，高压舱体5的顶部设有敞口式的圆柱形内腔，高压舱上盖3与高压舱体5的顶侧通过锁紧螺栓2固定连接。

更进一步地，在高压舱上盖3与高压舱体5的顶侧之间设有密封圈4。

进一步地，在防砂滤芯8的上部的内腔中设有石英砂7和水。

更进一步地，高压舱上盖3上还设有多个测柱组件6，测柱组件6是中空管件，测柱组件6的两端分别与大气、高压舱体5的内腔相通，在测柱组件6中套设有电路总线1。

更更进一步地，测柱组件6为温度测柱组件、压力测柱组件或温度-压力测试组件，电路总线1为温度电路总线、压力电路总线或温度-压力电路总线。

温度测柱组件是的结构是一根金属棒，插在高压舱体5的内腔中，测量的是金属棒内端部位置的温度。铂电极棒露出高压舱体5的一端有电缆线。金属棒与高压舱上盖3通过密封接头进行固定连接。

压力测柱组件的结构是一根金属管，金属管露出高压舱体5的一端安装有压力传感器，压力传感器上有电缆线。金属感与高压仓上盖通过密封接头进行固定连接。

温度传感器的电缆线和压力传感器的电缆线合成一股，成为压力-温度电路总线。该总线最终接上信号采集柜，实现高压舱体5内部各位置的温度信号、压力信号的采集。

进一步地，在注气腔体9中布设有注气主管17，注气主管17的上部均匀布设有多个注气管多通分支18，注气主管17设有注气管入口15，该注气管入口15与高压舱体5的底部通过注气管密封接头14固定连接；

注气管出口19通过注气管出口密封接头20与高压舱上盖3固定连接并使防砂滤芯8的上部的内腔与外界相通。

本发明公开的一种防止水合物藏实验过程中孔道冰堵及解堵的结构在高压舱体5的底部设置有注气主管17，注气主管17为圆形，在注气主管17上设置注气多通分支18，注气管入口15和注气管出口19分别通过注气管密封接头14进行锁紧密封，高压舱体5内部的石英砂7通过底部的防砂滤芯8进行防砂并且和注气腔体9隔绝，通过注气管入口15向注气腔体9进行甲烷气体注入，气体通过注气管多通分支18后进入注气腔体9，在注气管多通分支18的分流下，气体均匀进入防砂滤芯8中，通过防砂滤芯8进入高压舱体5内部的石英砂7中，甲烷气和石英砂7孔隙中的水分结合，生成天然气水合物，此过程中在注气主管17和注气管多通分支18通道处经常会由于水合物的生成造成管道的堵塞，针对此种现象，本发明提出了一种在防砂滤芯8的下侧，在注气腔体9内部增添设置了环形盘管10，环形盘管10内部充满导热油，环形盘管10的环形盘管入口13和环形盘管出口16分别和高压舱体5的底部通过入口密封和出口密封的盘管密封接头14进行密封，同时将环形盘管10进行固定，环形盘管10和密封腔体9之间通过盘管密封接头12实现密封，在实验过程中，通过外围的油浴加热设备将油浴通过环形盘管入口13和环形盘管出口16分别将导热油进行导入和输出，盘管内部的加热油浴通过出入口形成内部循环，通过加热油浴可将实验中由于水合物形成过程中造成的孔道冰堵进行解除，并可防止由于实验过程中降温造成的冰堵，通过增加此循环盘管装置，并且通过有效的温度控制，可以良好的起到防止水合物设备实验时由于产生了固态的水合物而造成的孔道的堵塞，减少了实验环节的各种损失，同时提高了实验的效率，更有效的避免了由于孔道堵塞造成的实验终止。

上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。