本发明专利技术公开了一种三相分离保压装置，包括固相沉降分离系统、保压控制系统以液相回收系统；固相沉降分离系统包括密封储集罐、进液管、固相清理口、排水阀和滤网Ⅰ；密封储集罐的顶部焊接有圆柱管，滤网Ⅰ套设在圆柱管的下部，进液管设在密封储集罐的中上部，固相清理口和排水阀设在密封储集罐的下部；保压控制系统包括调压阀、安全阀、压力传感器、调压管路、安全管路和固定法兰；调压管路和安全管路的进口端设在固定法兰的预留孔上，调压阀设在调压管路上，安全管路的出口端与调压管路的出口端相连接。本发明专利技术还公开了一种三相分离保压装置的使用方法。该装置集成压力控制系统，接入实验管路后能实现有效的固相过滤沉降以及调节钻孔内压力的目的。压力的目的。压力的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种三相分离保压装置及其使用方法
[0001]本专利技术属于钻孔岩屑运移模拟研究领域中的气固液分离技术，具体涉及一种三相分离保压装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]在煤矿开采过程中，瓦斯长期威胁着井下的安全生产，但另一方面，瓦斯也是一种高效的清洁能源。目前井下多以钻孔抽排的方式治理瓦斯，但是由于煤层裂隙发育、强度低的特点，长距离煤层钻孔施工常常面临卡钻，塌孔甚至喷孔等问题。基于此提出了保压钻进工艺，通过密封孔口调节钻孔介质(钻井液)的压力，以达到平衡地应力和瓦斯压力防止塌孔的目的。其中，在井下煤层钻孔施工中，钻井液在钻孔内的携岩能力以及高压状态下气固液三相流的流动特征需要仍待揭示。基于此，在实验室内搭建了钻孔保压钻进模拟实验平台，为实现钻井液中气固液有效的分离，同时达到控制管路内流体的压力的目的，研发了该三相分离保压装置。
[0003]目前，主要的固液分离装置包括离心机、抽滤式固液分离装置或带式分离设备，这些设备不仅造价高，且只能作为固液混合物的后处理设备，不具备在循环内维持高压的条件下实现固液分离的能力。若在固液分离设备前端载加设压力控制系统，再将混合液体排入固液分离机进行分离，不仅增加了实验设备的成本，且由于实验所采用的固相颗粒较大，容易造成压力控制装置堵塞，造成管道内压力异常增加，难以实验稳定的压力控制。所以，在钻孔保压钻进模拟实验系统内，目前的两相分离设备难以满足实验要求。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种适用于高压状态下的三相分离保压装置及其使用方法。该装置集成压力控制系统，接入实验管路后能实现有效的固相过滤沉降以及调节钻孔内压力的目的。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0006]一种三相分离保压装置，包括固相沉降分离系统、保压控制系统以及液相回收系统；
[0007]所述固相沉降分离系统包括密封储集罐、进液管、固相清理口、排水阀和滤网Ⅰ；所述密封储集罐整体为圆柱形瓶状罐体，罐体底部为储集固相的半椭圆形球状，所述密封储集罐的顶部焊接有圆柱管，圆柱管的一半位于密封储集罐的内部，所述滤网Ⅰ固定套设在圆柱管的下部并位于密封储集罐内，所述圆柱管的顶端连接法兰盘；所述进液管设置在密封储集罐的中上部，所述固相清理口设置在密封储集罐的下部，所述排水阀设置在密封储集罐的下部并位于固相清理口的一侧；
[0008]所述保压控制系统包括调压阀、安全阀、压力传感器、调压管路、安全管路和固定法兰；所述固定法兰安装在法兰盘上，所述调压管路和安全管路的进口端分别固定安装在固定法兰的预留孔上，所述调压管路作为循环流动的主要出口，所述调压管路的出口端可
接入不同的液体处理装置；所述调压阀设置在调压管路上，所述安全管路的出口端与调压阀后部的调压管路的出口端相连接，所述安全管路上集成一组安全阀和压力传感器；
[0009]所述液相回收系统包括液相储集池，所述调压管路的出口端通过软管与液相储集池内相连。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述固相清理口由密封储集罐下部延伸出的圆管和密封法兰共同组成。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述调压管路和安全管路的进口端分别焊接于固定法兰的中部的预留孔上。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述安全阀为电磁阀，且与电磁继电器相连作为被控制系统，电磁继电器控制系统为压力传感器。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述密封储集罐内的横截面上设置滤网Ⅱ和滤网Ⅲ，所述滤网Ⅱ位于滤网Ⅲ的上方，所述滤网Ⅰ位于滤网Ⅱ的上方，所述滤网Ⅲ的目数小于滤网Ⅱ的目数，所述滤网Ⅱ的目数小于滤网Ⅰ的目数。
[0014]一种三相分离保压装置的使用方法，该方法采用了上述的一种三相分离保压装置；该方法包括如下步骤：
[0015]1)该三相分离保压装置与钻孔模拟系统搭配使用，将进液管与钻孔模拟系统的钻孔出口连接，调压管路的出口通过回流管路与液体处理装置相连，拧紧固相清理口上的密封法兰，关闭排水阀，打开调压阀，接通控制电路准备完成；
[0016]2)工作时，钻孔内的气液固混合物经过进液管流入密封储集罐内，经过滤网Ⅲ、滤网Ⅱ以及滤网Ⅰ三级过滤后，由于重力作用固相颗粒自由沉降最终在密封储集罐的底部沉积，混合流体从调压管路的出口流出经软管最终进入液相储集池，在液相储集池内，静置的混合流体中未过滤的固相在重力作用下再次沉积分离，气相由于密度较低，将会从混合物中分离出并自由排放入大气内；实验中，调节调压阀可以改变管路内的压力至不同设定值，模拟研究不同压力条件下三相流的流动；
[0017]3)实验完毕后，关停管路内的流体，打开调压阀降低密封储集罐内的压力，打开排水阀排出密封储集罐内残余流体，流体排出后卸下固相清理口上的密封法兰，清理密封储集罐内的固相。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤2)中，压力传感器用于查看密封储集罐内的压力，当密封储集罐内的压力超过设定的极限压力大小时，电磁继电器工作电路闭合，安全阀打开释放密封储集罐内的流体，降低密封储集罐内的流体压力；同时，调节调压阀增大调压管路开度，当压力降低至设定最小压力时，电磁继电器工作电路断开，安全阀关闭，再次调节调压阀使密封储集罐内的压力达到设定值。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下技术优点：
[0020]1、本专利技术主要应用于钻孔多相流实验研究中，用于调节实验管路内的压力，以模拟井下保压钻孔中不同压力条件下的多相流流动过程。同时在高压状态下可实现分离钻井液和岩屑，达到清理钻井液中的无用固相，实现浆液循环利用的目的。
[0021]2、该装置与钻孔模拟系统相配合，可较好的模拟不同压力条件下钻孔内的多相流流动状态，同时，经过固液分离后，流体进入循环系统再次利用，减少了资源浪费和环境污染。罐体内沉积的固相经晾晒筛分也可再次利用，减少了重复制样次数，增加实验效率。该
装置也可用于其他领域作为固液分离处理系统，通过改变筛网目数，可实现不同粒径筛分效果。
附图说明
[0022]图1为一种三相分离保压装置的结构示意图；
[0023]图2为一种三相分离保压装置的纵向剖面结构示意图；
[0024]图3为一种三相分离保压装置的横向剖面结构示意图。
[0025]图中，1—调压阀；2—安全阀；3—压力传感器；4—调压管路；5—安全管路；6—固定法兰；7—密封储集罐；8—进液管；9—固相清理口；10—排水阀；11—软管；12—液相储集池；13—滤网Ⅰ；14—滤网Ⅱ；15—滤网Ⅲ；16—安装平台；17—抱箍；18—垫片；19—螺丝。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施方式和附图对本专利技术作进一步详细地描述。
[0027]如图1、2所示，一种三相分离保压装置，包括固相沉降分离系统、保压控制系统以及液相回收系统。
[0028]其中，固相沉降分离系统包括密封储集罐7、进液管8、固相清理口9、排水阀10和滤网本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三相分离保压装置，其特征在于，包括固相沉降分离系统、保压控制系统以及液相回收系统；所述固相沉降分离系统包括密封储集罐(7)、进液管(8)、固相清理口(9)、排水阀(10)和滤网Ⅰ(13)；所述密封储集罐(7)整体为圆柱形瓶状罐体，罐体底部为储集固相的半椭圆形球状，所述密封储集罐(7)的顶部焊接有圆柱管，圆柱管的一半位于密封储集罐(7)的内部，所述滤网Ⅰ(13)固定套设在圆柱管的下部并位于密封储集罐(7)内，所述圆柱管的顶端连接法兰盘；所述进液管(8)设置在密封储集罐(7)的中上部，所述固相清理口(9)设置在密封储集罐(7)的下部，所述排水阀(10)设置在密封储集罐(7)的下部并位于固相清理口(9)的一侧；所述保压控制系统包括调压阀(1)、安全阀(2)、压力传感器(3)、调压管路(4)、安全管路(5)和固定法兰(6)；所述固定法兰(6)安装在法兰盘上，所述调压管路(4)和安全管路(5)的进口端分别固定安装在固定法兰(6)的预留孔上，所述调压管路(4)作为循环流动的主要出口，所述调压管路(4)的出口端可接入不同的液体处理装置；所述调压阀(1)设置在调压管路(4)上，所述安全管路(5)的出口端与调压阀(1)后部的调压管路(4)的出口端相连接，所述安全管路(5)上集成一组安全阀(2)和压力传感器(3)；所述液相回收系统包括液相储集池(12)，所述调压管路(4)的出口端通过软管(11)与液相储集池(12)内相连。2.根据权利要求1所述的一种三相分离保压装置，其特征在于，所述固相清理口(9)由密封储集罐(7)下部延伸出的圆管和密封法兰共同组成。3.根据权利要求1所述的一种三相分离保压装置，其特征在于，所述调压管路(4)和安全管路(5)的进口端分别焊接于固定法兰(6)的中部的预留孔上。4.根据权利要求1所述的一种三相分离保压装置，其特征在于，所述安全阀(2)为电磁阀，且与电磁继电器相连作为被控制系统，电磁继电器控制系统为压力传感器(3)。5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种三相分离保压装置，其特征在于，所述密封储集罐(7)内的横截面上设...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐建新，孔令锐，袁芳，李霜，李伟，王潇，鲁思佳，林圆，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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