一种地层温度梯度模拟器制造技术

本发明专利技术公开了一种地层温度梯度模拟器，包括反应釜体、安装在反应釜体上端面的上平盖封头以及安装在反应釜体下端面的下平盖封头，在所述反应釜体内还布置有上循环盘管和下循环盘管，所述上循环盘管靠近上平盖封头，所述下循环管靠近下平盖封头，在所述反应釜体内、上循环盘管和下循环盘管之间间隔设置有N根控温管，以使得在反应釜体内产生垂直温度梯度。通过在反应釜体内的上下两端布置有上循环盘管和下循环盘管，上循环盘管和下循环盘管的设计保障了加热稳定，而通过在循环盘管和下循环盘管之间间隔设置有N根控温管，控温管环绕反应釜体，即调整每一根控温管的温度，从而可以在反应釜体内模拟出地层温度梯度。

A simulator of formation temperature gradient

【技术实现步骤摘要】
一种地层温度梯度模拟器
本专利技术涉及实验模拟装置，具体涉及一种地层温度梯度模拟器。
技术介绍
天然气水合物(以下简称水合物)是指天然气与水在一定温度和压力下生成的一种笼状晶体物质，其遇火即可燃烧，俗称“可燃冰”。早期对天然气水合物的研究主要针对抑制水合物的生成，是为了解决油、气生产和运输过程中管道、设备的堵塞问题。随着人们对天然气水合物研究的不断深入，天然气水合物的特性及对环境的影响越来越为人类认识，其作为一种有效的替代能源的价值也益显突出。目前对于天然气的开采由于各地的地质条件和天然气水合物的成分不同，形成机制各异，所以一般通过模拟实验进行研究，直接指导勘查开发，比如专利文献CN102162353A所公开的一种天然气水合物三维井网装置(和本申请为同一申请人)，该装置可以用于综合研究天然气水合物的各种开采机理、开采动态，并对各种开采方法进行优化和综合评价，但是申请人在实施上述专利方案的时候发现，该装置无法模拟出天然气水合物储层的地层环境温度，天然气水合物储层的地层环境是有一定温度梯度的，但是目前已有的天然气水合物实验设备尺度对比实际地层环境都不足以拥有温度梯度，所以大多天然气水合物反应釜都是做的恒温水浴，但是在实际开采中，天然气水合物储层受地层温度的影响，温度随着深度的变化是有一定温差与温度梯度的，且这种温度梯度的存在会对天然气水合物的生成开采均具有一定的影响，这就需要对更接近实际开采真实情况的大尺度天然气水合物设备有着需要模拟地层温度梯度更高要求，如何精确控制地层温度梯度以实现NGH藏原位温度场模拟就是目前要解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种地层温度梯度模拟器，以为天然气水合物实验设备提供NGH藏原位温度场模拟。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种地层温度梯度模拟器，包括反应釜，所述反应釜包括反应釜体，在所述反应釜体内的上下两端分别布置有上循环盘管和下循环盘管，所述上循环盘管和下循环盘管均采用独立的热交换装置来实现热传导介质在盘管内的循环；在所述反应釜体内、上循环盘管和下循环盘管之间间隔设置有N根控温管，以使得在反应釜体内产生垂直温度梯度，N为正整数；所述控温管也均是采用独立的热交换装置来实现热传导介质在控温管内的循环。进一步地，所述反应釜还还包括安装在反应釜体上端面的上平盖封头以及安装在反应釜体下端面的下平盖封头，所述上循环盘管靠近上平盖封头，所述下循环管靠近下平盖封头。进一步地，所述N根控温自下而上等距分布且控温管之间的温差恒定。进一步地，所述控温管之间的温差表示为：ΔT＝(T1-T2)/(N+1)；其中，T1为下循环盘管的温度，T2为上循环盘管的温度，T1＞T2。进一步地，在所述反应釜体内还设置有温度传感器，以用于检测上循环盘管、下循环盘管以及N根控温管的温度，并将所监测到的温度数据传输至控制器，由控制器根据所监测到温度数据来实时调整各热交换装置的工作，以保证反应釜体内的垂直温度梯度实时保持稳定状态。进一步地，在所述上平盖封头和下平盖封头中对应设置有上中心井过孔和下中心井过孔，以用于安装中心井；在所述下平盖封头中还设置有注砂孔以及注液注气孔；在所述上平盖封头中还设置有井网及测点布置安装孔，以用于安装井网以及监测传感器。进一步地，所述下循环盘管在反应釜体内的布置方式为避开注砂孔、中心井过孔以及注液注气孔；所述上循环盘管在反应釜内的布置方式为避开中心井过孔、井网及测点布置安装孔。进一步地，所述下循环盘管接口布置布置在反应釜体上，密封形式采用O型圈插接方式，盘管预埋在填砂中且填砂到位再安装下平盖封头，O型圈与下平盖封头组成下循环管联接接头。进一步地，所述上循环盘管接口布置在上平盖封头上，盘管用管卡固定在上平盖封头上，固定卡子加绝热隔套；密封形式采用O型圈插接方式，O型圈与上平盖封头组成上循环管联接接头。进一步地，所述反应釜体中部设置有转轴，以通过翻转机构实现整体180°翻转。进一步地，所述反应釜体与上、下上平盖封头之间的链接，采用法兰式螺栓孔联接；反应釜体与上、下上平盖封头设计有定位销轴；在上、下平盖封头中均设计有吊环；在所述反应釜体与上、下上平盖封头之间设有两丁腈橡胶O形圈，端面榫槽安装。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：本实施例提供的地层温度梯度模拟器通过在反应釜体内的上下两端布置有上循环盘管和下循环盘管，上循环盘管和下循环盘管的设计保障了加热稳定，而通过在循环盘管和下循环盘管之间间隔设置有N根控温管，控温管环绕反应釜体，而每一根控温管也是有独立的热交换装置来实现热传导介质在控温管内的循环，即也是可以实现制冷、加热以及恒温的功能，如此即可以单独地调整每一根控温管的温度，从而可以在反应釜体内模拟出地层温度梯度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的地层温度梯度模拟器的整体结构示意图；图2为下循环盘管的分布示意图；图3为上循环盘管的分布示意图；图4为热交换装置与盘管外接管线联接示意图；图5为反应釜体内井位分布图；图6为流场测量装置的组成示意图；图中：1、反应釜体；2、上平盖封头；3、下平盖封头；4、上循环盘管；5、下循环盘管；6、控温管；7、中心井；8、软管；9、快插自封接头；21、上中心井过孔；22、井网及测点布置安装孔；31、下中心井过孔；32、注砂孔；41、上循环盘管接口；51、下循环盘管接口。10、非中心垂直井压力传感器；11、非中心垂直井出口阀门；12、连通器阀门；13、差压传感器；14、连通器；15、中心垂直井出口阀门；16、中心垂直井压力传感器；17、中心垂直井出口管线；18、连通器压力传感器；19、注气阀；20、非中心垂直井出口管线。具体实施方式实施例：在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接、信号连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术的具体含义。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。参阅图1-3所示，本实施例提供的地层温度梯度模拟器包括反应釜，该反应釜包括反应釜体1、安装在反应釜体1上端面的上平盖封头2以及安装在反应釜体1下端面的下平盖封头3。具体地，该反应釜体1为厚壁圆柱形筒体，反应釜体1上下端面均采用平盖封头的方式，平盖封头便于压力、温度、电阻测点等监测传感器的布置。在该反应釜体1内还布置有上循环盘管4和下循环盘管5，该上循环盘管4靠近上平盖封头2，该下循环管5靠近下平盖封头3，也就是说，循环盘管不与平盖封头直接接触，达到与釡盖绝热。该上循环盘管4和下循环盘管5均采用独立的热交换装置来实现热传导介质在盘管内的循环，上循环盘管和下循环盘管采用独立的热交换装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地层温度梯度模拟器，包括反应釜，所述反应釜包括反应釜体，其特征在于，在所述反应釜体内的上下两端分别布置有上循环盘管和下循环盘管，以使得反应釜体内的上部和下部均形成等温面；在所述反应釜体内，上循环盘管和下循环盘管之间间隔设置有N根控温管，以使得在反应釜体内产生垂直温度梯度，N为正整数；所述控温管均是采用独立的热交换装置来实现热传导介质在控温管内的循环。/n

【技术特征摘要】
1.一种地层温度梯度模拟器，包括反应釜，所述反应釜包括反应釜体，其特征在于，在所述反应釜体内的上下两端分别布置有上循环盘管和下循环盘管，以使得反应釜体内的上部和下部均形成等温面；在所述反应釜体内，上循环盘管和下循环盘管之间间隔设置有N根控温管，以使得在反应釜体内产生垂直温度梯度，N为正整数；所述控温管均是采用独立的热交换装置来实现热传导介质在控温管内的循环。


2.如权利要求1所述的地层温度梯度模拟器，其特征在于，所述反应釜还还包括安装在反应釜体上端面的上平盖封头以及安装在反应釜体下端面的下平盖封头，所述上循环盘管靠近上平盖封头，所述下循环盘管靠近下平盖封头；所述上循环盘管和下循环盘管也均采用独立的热交换装置来实现热传导介质在盘管内的循环。


3.如权利要求1所述的地层温度梯度模拟器，其特征在于，所述N根控温自下而上等距分布且控温管之间的温差恒定。


4.如权利要求3所述的地层温度梯度模拟器，其特征在于，所述控温管之间的温差表示为：
ΔT＝(T1-T2)/(N+1)；其中，T1为下循环盘管的温度，T2为上循环管的温度，T1＞T2。


5.如权利要求3所述的地层温度梯度模拟器，其特征在于，在所述反应釜体内还设置有温度传感器，以用于监测上循环盘管、下循环盘管以及N根控温管的温度，并将所监测到的温度数据传输至控制器，由控制器根据所监测到温度数据来实时调整各热交换装置的工作，以使得反应釜体内的垂直温度梯度实时保持稳定状态。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李小森，王屹，陈朝阳，夏志明，张郁，李刚，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44