CN111912747A - 可燃气安全控制装置、可燃气扩散系数测定装置及方法 - Google Patents

可燃气安全控制装置、可燃气扩散系数测定装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可燃气安全控制装置、可燃气扩散系数测定装置及方法，可燃气安全控制装置包括：密封罩；压力控制单元，压力控制单元包括压力跟踪泵、液压管线及压力传感器；温度控制单元，温度控制单元包括加热套、热油管线及恒温油浴加热组件，加热套设置在密封罩内用于为实验样品加热，恒温油浴加热组件设置在密封罩外侧，通过热油管线连通于加热套；新风单元，新风单元包括排风管道及排风扇，排风管道一端连通于密封罩，另一端连通于设置在密封罩外侧的排风扇。通过该可燃气安全控制装置对可燃气体进行升温、加压实验更为安全。

Description

可燃气安全控制装置、可燃气扩散系数测定装置及方法
技术领域
本发明属于天然气勘探开发领域，更具体地，涉及一种可燃气安全控制装置、可燃气扩散系数测定装置及方法。
背景技术
在天然气勘探开发的有关实验研究中，许多装置都需要使用高压甲烷进行实验，其中针对扩散系数模拟实验装置的取样装置已经经过了许多年的发展，早期的天然气在岩石中扩散系数的测定都是在常温常压下进行，在实现测量更高温度和压力条件下的扩散系数研究有很大的困难，并且由于条件的限制所测得的扩散系数一般都比较大。20世纪80年代，为了测量包含水的泥岩中天然气的扩散系数，Krooss等提出了使用时滞法的一套新的测量扩散系数的装置。该方法将测量扩散系数的最大误差缩小到了20％以内并且重现性范围从10-20％，同时新方法实现了在试验过程中保持岩石样品水饱和以及高频率的采样及检测频率。Renner等(1988)改良了扩散系数实验装置，将实验提高到了80℃、5MPa的较高温压条件，并提高了扩散系数的计算精度，建立了计算扩散系数的一维轴向扩散模型。Thomas(1989)依据地层剖面中烃类浓度的分布特征，估算了天然气在地层中的扩散系数。2004年Tongwei Zhang等人在这套***的基础上将测量的最高温度和最大围压分别提高到了320℃和157MPa。
随着扩散系数模拟实验装置运行的温度和压力越来越高，在提高取样装置密封性、耐压性能的前提下，由于实验装置使用的是甲烷这种易燃易爆气体，针对实验装置设计专门的安全压力控制装置成为了必须。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压可燃气实验安全控制装置、可燃气扩散系数模拟实验装置及可燃气扩散系数测定方法，通过高压可燃气实验安全控制装置对可燃气体进行升温、加压实验更为安全，通过可燃气扩散系数模拟实验装置及可燃气扩散系数测定方法模拟测定可燃气体扩散系数更为准确。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面提供了一种高压可燃气实验安全控制装置，该高压可燃气实验安全控制装置包括：
密封罩；
压力控制单元，所述压力控制单元包括压力跟踪泵、液压管线及压力传感器，所述液压管线一端连接于所述压力跟踪泵，另一端设置在所述密封罩内，所述压力传感器设置在所述密封罩内用于测量实验样品压力，通信连接于所述压力跟踪泵；
温度控制单元，所述温度控制单元包括加热套、热油管线及恒温油浴加热组件，所述加热套设置在所述密封罩内用于为实验样品加热，所述恒温油浴加热组件设置在所述密封罩外侧，通过热油管线连通于所述加热套；
新风单元，所述新风单元包括排风管道及排风扇，所述排风管道一端连通于所述密封罩，另一端连通于设置在所述密封罩外侧的排风扇。
优选地，还包括报警单元，所述报警单元包括可燃气报警器、信号发射器及消防喷淋器，所述报警单元设置在所述密封罩外侧，所述信号发射器及所述消防喷淋器通信连接于所述可燃气报警器。
优选地，所述排风扇为非暴露式排风扇。
优选地，所述密封罩呈长方体形，由金属材料制成。
优选地，热油管线上设置有热油循环泵，所述热油循环泵位于所述密封罩外侧。
根据本发明的另一方面提供了一种可燃气扩散系数模拟实验装置，该可燃气扩散系数模拟实验装置包括上述的高压可燃气实验安全控制装置及夹持器；
其中，所述夹持器设置在所述密封罩内，所述加热套套设在所述夹持器上，所述液压管线连接于所述夹持器，为所述夹持器施加围压。
优选地，所述夹持器两端设置有注气口，所述注气口通过管道连通于设置在所述密封罩外侧的气泵。
优选地，所述高压可燃气实验安全控制装置的报警单元设置在所述管道与所述密封罩的连通处。
根据本发明的再一方面提供了一种可燃气扩散系数模拟实验装置的可燃气扩散系数测定方法，所述可燃气扩散系数测定方法包括：
将岩心样品放置在铅套后置入夹持器中；
开启高压可燃气实验安全控制装置；
通过温度控制单元的加热套对夹持器进行加热至实验温度，通过压力控制单元的液压管线为夹持器施加围压实验压力；
测量可燃气体扩散系数。
优选地，还包括当可燃气体溢出所述密封罩时，所述高压可燃气实验安全控制装置的报警单元报警。
本发明的有益效果在于：高压可燃气实验安全控制装置的压力控制单元通过液压管线利用液压油为实验加压，温度控制单元通过热油管线利用热油对实验进行升温，新风单元为密封罩进行换风，使可燃气体高压高温实验更为安全。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的可燃气扩散系数模拟实验装置的示意性结构图。
附图标记说明：
1、压力传感器；2、液压管线；3、压力跟踪泵；4、加热套；5、热油管线；6、恒温油浴加热；7、密封罩；8、排风管道；9、排风扇；10、甲烷报警器；11、消防喷淋器；12、夹持器。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的一方面提供了一种高压可燃气实验安全控制装置，该高压可燃气实验安全控制装置包括：
密封罩；
压力控制单元，所述压力控制单元包括压力跟踪泵、液压管线及压力传感器，所述液压管线一端连接于所述压力跟踪泵，另一端设置在所述密封罩内，所述压力传感器设置在所述密封罩内用于测量实验样品压力，通信连接于所述压力跟踪泵；
温度控制单元，所述温度控制单元包括加热套、热油管线及恒温油浴加热组件，所述加热套设置在所述密封罩内用于为实验样品加热，所述恒温油浴加热组件设置在所述密封罩外侧，通过热油管线连通于所述加热套；
新风单元，所述新风单元包括排风管道及排风扇，所述排风管道一端连通于所述密封罩，另一端连通于设置在所述密封罩外侧的排风扇。
具体地，在需要对可燃气体进行高温高压实验时，将可燃气体通入密封罩内；压力控制单元的压力跟踪泵通过液压管线向密封罩内部加压，通过压力传感器检测密封罩内的压力值，当压力值到达实验预设压力时压力跟踪泵可停止工作；温度控制单元的恒温油浴加热组件对耐热防爆硅油进行加热，加热后的耐热防爆硅油，通过热油管线进入到设置在密封罩内的加热套对实验对象进行加热；耐热防爆硅油与可燃气体处于隔绝状态，并且采用液压方式进行加压，能够有效避免可燃气遇明火或电火爆燃，使可燃气高温高压实验更为安全。
作为优选方案，还包括报警单元，所述报警单元包括可燃气报警器、信号发射器及消防喷淋器，所述报警单元设置在所述密封罩外侧，所述信号发射器及所述消防喷淋器通信连接于所述可燃气报警器。
具体地，报警单元用于设置在密封罩外侧，检测获知是否有可燃气体，当报警单元检测到可燃气体时，判定可燃气体经由密封罩内泄漏，可燃气报警器报警，并且可以通过信号发射器将可燃气泄漏信息发送到上一级监管单元或消费部门，同时控制消防喷淋器喷淋，防止可燃气爆燃。
作为优选方案，所述排风扇为非暴露式排风扇。
作为优选方案，所述密封罩呈长方体形，由金属材料制成。
作为优选方案，热油管线上设置有热油循环泵，所述热油循环泵位于所述密封罩外侧。
具体地，当加热后的耐热防爆硅油对实验对象完成加热后，耐热防爆硅油降温，降温后的耐热防爆硅油通过热油循环泵的设置循环至恒温油浴加热组件进行再次加热，供实验使用。
根据本发明的另一方面提供了一种可燃气扩散系数模拟实验装置，该可燃气扩散系数模拟实验装置包括上述的高压可燃气实验安全控制装置及夹持器；
其中，所述夹持器设置在所述密封罩内，所述加热套套设在所述夹持器上，所述液压管线连接于所述夹持器，为所述夹持器施加围压。
具体地，使用时，将试验岩芯样防止在夹持器内，加热套为夹持器进行加热，液压管线为夹持器进行加压，即可测定可燃气体在岩芯样内的扩散系数，在实验过程中新风单元可处于开启状态，将夹持器向密封罩内泄露的可燃气体排出，确保实验的安全进行。
作为优选方案，所述夹持器两端设置有注气口，所述注气口通过管道连通于设置在所述密封罩外侧的气泵。
作为优选方案，所述高压可燃气实验安全控制装置的报警单元设置在所述管道与所述密封罩的连通处。
具体地，管道与密封罩的连通处为泄露频发点，将报警单元设置在此次使用更为安全、检测更为可靠。
根据本发明的再一方面提供了一种可燃气扩散系数模拟实验装置的可燃气扩散系数测定方法，其特征在于，所述可燃气扩散系数测定方法包括：
将岩心样品放置在铅套后置入夹持器中；
开启高压可燃气实验安全控制装置；
通过温度控制单元的加热套对夹持器进行加热至实验温度，通过压力控制单元的液压管线为夹持器施加围压实验压力；
测量可燃气体扩散系数。
具体地，在高温、高压可以更好地模拟地层调节，可燃气扩散系数的测量结果更为准确。
作为优选方案，还包括当可燃气体溢出所述密封罩时，所述高压可燃气实验安全控制装置的报警单元报警。
实施例
图1示出了根据本发明的一个实施例的可燃气扩散系数模拟实验装置的示意性结构图。
如图1所示，该可燃气扩散系数模拟实验装置包括：
密封罩7；
压力控制单元，压力控制单元包括压力跟踪泵3、液压管线2及压力传感器1，液压管线2一端连接于压力跟踪泵3，另一端设置在密封罩7内，压力传感器1设置在密封罩7内用于测量实验样品压力，通信连接于压力跟踪泵3；
温度控制单元，温度控制单元包括加热套4、热油管线5及恒温油浴加热组件6，加热套4设置在密封罩7内用于为实验样品加热，恒温油浴加热组件6设置在密封罩7外侧，通过热油管线5连通于加热套4；
新风单元，新风单元包括排风管道8及排风扇9，排风管道8一端连通于密封罩7，另一端连通于设置在密封罩7外侧的排风扇9；
报警单元，报警单元包括甲烷报警器10、信号发射器(未示出)及消防喷淋器11，报警单元设置在密封罩7外侧，信号发射器及消防喷淋器11通信连接于甲烷报警器10；
夹持器12，夹持器12设置在密封罩7内，加热套4套设在夹持器12上，液压管线2连接于夹持器12，为夹持器12施加围压。
其中，夹持器12两端设置有注气口，注气口通过管道连通于设置在密封罩7外侧的气泵。
其中，排风扇9为非暴露式排风扇。
其中，密封罩7呈长方体形，由金属材料制成。
其中，热油管线5上设置有热油循环泵，热油循环泵位于密封罩7外侧。
具体地，使用时，将岩心样品放置在铅套后置入夹持器12中，向夹持器13内注入甲烷气体；开启高压可燃气实验安全控制装置；通过温度控制单元的加热套4对夹持器12进行加热至实验温度，通过压力控制单元的液压管线2为夹持器12施加围压实验压力；测量可燃气体扩散系数。当可燃气体溢出密封罩7时，高压可燃气实验安全控制装置的报警单元报警。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种高压可燃气实验安全控制装置，其特征在于，该高压可燃气实验安全控制装置包括：
密封罩；
压力控制单元，所述压力控制单元包括压力跟踪泵、液压管线及压力传感器，所述液压管线一端连接于所述压力跟踪泵，另一端设置在所述密封罩内，所述压力传感器设置在所述密封罩内用于测量实验样品压力，通信连接于所述压力跟踪泵；
温度控制单元，所述温度控制单元包括加热套、热油管线及恒温油浴加热组件，所述加热套设置在所述密封罩内用于为实验样品加热，所述恒温油浴加热组件设置在所述密封罩外侧，通过热油管线连通于所述加热套；
新风单元，所述新风单元包括排风管道及排风扇，所述排风管道一端连通于所述密封罩，另一端连通于设置在所述密封罩外侧的排风扇。
2.根据权利要求1所述的高压可燃气实验安全控制装置，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元包括可燃气报警器、信号发射器及消防喷淋器，所述报警单元设置在所述密封罩外侧，所述信号发射器及所述消防喷淋器通信连接于所述可燃气报警器。
3.根据权利要求2所述的高压可燃气实验安全控制装置，其特征在于，所述排风扇为非暴露式排风扇。
4.根据权利要求1所述的高压可燃气实验安全控制装置，其特征在于，所述密封罩呈长方体形，由金属材料制成。
5.根据权利要求1所述的高压可燃气实验安全控制装置，其特征在于，热油管线上设置有热油循环泵，所述热油循环泵位于所述密封罩外侧。
6.一种可燃气扩散系数模拟实验装置，其特征在于，所述可燃气扩散系数模拟实验装置包括权利要求1-5中任意一项所述的高压可燃气实验安全控制装置及夹持器；
其中，所述夹持器设置在所述密封罩内，所述加热套套设在所述夹持器上，所述液压管线连接于所述夹持器，为所述夹持器施加围压。
7.根据权利要求6所述的可燃气扩散系数模拟实验装置，其特征在于，所述夹持器两端设置有注气口，所述注气口通过管道连通于设置在所述密封罩外侧的气泵。
8.根据权利要求7所述的可燃气扩散系数模拟实验装置，其特征在于，所述高压可燃气实验安全控制装置的报警单元设置在所述管道与所述密封罩的连通处。
9.一种基于权利要求6-8中任意一项所述的可燃气扩散系数模拟实验装置的可燃气扩散系数测定方法，其特征在于，所述可燃气扩散系数测定方法包括：
将岩心样品放置在铅套后置入夹持器中；
开启高压可燃气实验安全控制装置；
通过温度控制单元的加热套对夹持器进行加热至实验温度，通过压力控制单元的液压管线为夹持器施加围压实验压力；
测量可燃气体扩散系数。
10.根据权利要求9所述的可燃气扩散系数测定方法，其特征在于，还包括当可燃气体溢出所述密封罩时，所述高压可燃气实验安全控制装置的报警单元报警。
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