隔熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種隔熱裝置,包括:管線,以及依次套設(shè)在所述管線上的第一壓帽、接頭、螺紋密封管和第二壓帽;所述第一壓帽一端與所述接頭的一端連接;所述接頭的另一端與所述螺紋密封管的一端連接,所述螺紋密封管的另一端與所述第二壓帽連接,在所述螺紋密封管和所述管線之間形成密封空間,當(dāng)所述隔熱裝置設(shè)置在模型釜壁中時(shí),通過(guò)螺紋密封管在管線和模型釜壁之間形成一定的密封空間,避免在管線中注入流體的熱量由于熱傳導(dǎo)和熱輻射從金屬的模型釜壁散失,并且不會(huì)改變模型內(nèi)部的環(huán)境溫度。
【專利說(shuō)明】
隔熱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及石油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種隔熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在稠油熱采領(lǐng)域,許多物理模擬試驗(yàn)中需要向模型內(nèi)部注入流體(液體或氣體)。由于稠油粘度對(duì)溫度有極強(qiáng)的敏感性,在一定范圍內(nèi),隨著溫度的升高,稠油粘度會(huì)大幅降低,從而有利于稠油的開采,因此在注入過(guò)程中需要將流體加熱到某一特定溫度,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)開采條件的模擬。然而由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往涉及到高溫高壓,模型主體因耐溫耐壓設(shè)計(jì)使得模型具有一定的壁厚,而且制作模型的金屬具有良好的導(dǎo)熱性。在液體或氣體流經(jīng)模型釜壁時(shí),流體熱量沿著模型釜壁向外散失,致使注入液體或氣體進(jìn)入模型內(nèi)部時(shí),造成注入溫度的降低,達(dá)不到實(shí)驗(yàn)要求的溫度。
[0003]為了保證注入模型內(nèi)的熱流體(液體或氣體)的溫度,目前提供下面兩種方式,第一種:在模型釜體上包覆加熱套或者將釜體整體置于保溫箱中,改善模型釜體溫度從而減少注入溫度的降低。具體做法是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,在模型外部包上一層電加熱套,將電加熱套的溫度設(shè)置成實(shí)驗(yàn)要求的溫度,通過(guò)對(duì)模型釜體持續(xù)的電加熱來(lái)保證實(shí)驗(yàn)溫度;或者是把模型整個(gè)放置于恒溫箱中,并將恒溫箱的溫度設(shè)置成實(shí)驗(yàn)要求的溫度。第二種:在注入流體的管線上包覆加熱帶,以管線伴熱的形式對(duì)注入流體進(jìn)行加熱,加熱帶通過(guò)溫控儀外接電源來(lái)控制加熱溫度。
[0004]然而,上述的第一種方式可改善液體及氣體流經(jīng)釜體時(shí)所產(chǎn)生的溫度降低,但同時(shí)會(huì)對(duì)模型內(nèi)部溫度產(chǎn)生影響,改變模型模擬環(huán)境條件;第二種方式可以保證流體在注入過(guò)程中到達(dá)模型壁之前的溫度,但是仍然不能解決由于模型壁導(dǎo)熱而造成流體溫度降低的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的隔熱裝置,用于解決上述幾種方式中流體溫度通過(guò)模型釜壁散失和改變了模型內(nèi)部環(huán)境溫度的問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型第一方面提供一種隔熱裝置,包括:管線,以及依次套設(shè)在所述管線上的第一壓帽、接頭、螺紋密封管和第二壓帽;所述第一壓帽一端與所述接頭的一端連接;所述接頭的另一端與所述螺紋密封管的一端連接,所述螺紋密封管的另一端與所述第二壓帽連接,在所述螺紋密封管和所述管線之間形成密封空間,所述密封空間用于避免所述管線中的流體溫度通過(guò)模型釜壁散失。
[0007]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中,所述螺紋密封管內(nèi)填充絕熱材料。
[0008]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中,所述密封空間中填充絕熱材料。
[0009]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中,所述第一壓帽和所述接頭之間通過(guò)螺紋連接;所述接頭與所述螺紋密封管之間通過(guò)螺紋連接;所述螺紋密封管與所述第二壓帽之間通過(guò)螺紋連接。
[0010]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中,所述隔熱裝置還包括:第一卡套和第二卡套;所述第一卡套設(shè)置在所述第一壓帽和所述接頭之間,用于將所述第一壓帽和所述接頭之間進(jìn)行密封;所述第二卡套設(shè)置在所述螺紋密封管和所述第二壓帽之間,用于將所述螺紋密封管和所述第二壓帽之間進(jìn)行密封。
[0011]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中,所述第一卡套和所述第二卡套的材質(zhì)為橡膠。
[0012]在本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例中,所述絕熱材料為導(dǎo)熱系數(shù)為0.03W/m.K的涂料。
[0013]本實(shí)用新型提供的隔熱裝置,具體包括管線和依次套設(shè)在管線外的第一壓帽,接頭,螺紋密封管以及第二壓帽,相鄰結(jié)構(gòu)之間依次連接,在管線和螺紋密封管之間形成一定的密封空間,該密封空間中可注入隔熱材料,通過(guò)該密封空間,實(shí)現(xiàn)該隔熱裝置在使用過(guò)程中,管線中的流體的溫度不會(huì)通過(guò)模型釜壁散失,并且使用該隔熱裝置不會(huì)對(duì)模型本身的環(huán)境溫度造成影響。
【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0016]圖2為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置實(shí)施例的應(yīng)用示意圖;
[0017]圖3為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置入口端和出口端溫度示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0019]1:管線;
[0020]2:第一壓帽;
[0021]3:接頭;
[0022]4:螺紋密封管;
[0023]5:第二壓帽;
[0024]6:第一^^套;
[0025]7:第二卡套;
[0026]8:模型釜壁;
[0027]9:模擬井;
[0028]10:射孔。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0030]圖1為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置實(shí)施例的應(yīng)用示意圖。如圖1和圖2所示,該隔熱裝置包括:
[0031]管線I,以及依次套設(shè)在所述管線I上的第一壓帽2、接頭3、螺紋密封管4和第二壓帽5;所述第一壓帽2—端與所述接頭3的一端連接;所述接頭3的另一端與所述螺紋密封管4的一端連接,所述螺紋密封管4的另一端與所述第二壓帽5連接,在所述螺紋密封管4和所述管線I之間形成密封空間,當(dāng)所述隔熱裝置設(shè)置在模型釜壁8中時(shí),所述密封空間可避免所述管線中的流體溫度通過(guò)所述模型釜壁8散失,即所述密封空間用于避免所述管線中的流體溫度通過(guò)模型釜壁8散失。
[0032]在本實(shí)施例中,首先利用車床加工螺紋密封管4,保證金屬管內(nèi)部平行度,然后向管道內(nèi)澆筑隔熱保溫材料,即所述螺紋密封管4內(nèi)填充絕熱材料,將用于注入管線I伸進(jìn)該螺紋密封管4中,伸進(jìn)模型釜壁的部分可通過(guò)第二卡套7與第二壓帽5密封,該隔熱裝置在釜壁外部部分用接頭3將隔熱保溫材料與外部隔絕,再通過(guò)第一卡套6與第一壓帽2對(duì)管線I進(jìn)行密封,從而保證隔熱裝置自身密封性能,最后在使用過(guò)程中,可將該隔熱裝置通過(guò)螺紋與釜體密封。
[0033]在該方案中,螺紋密封管4和管線I之間有一定的密封空間(也稱為環(huán)空),環(huán)空中填充隔熱材料,隔熱材料的外形類似于膠體。在填充隔熱材料的過(guò)程中,先擰上右側(cè)的壓帽(第二壓帽5),但是先不擰緊。然后從左側(cè)向環(huán)空中填入隔熱材料。由于隔熱材料外形類似膠體,流動(dòng)性差,因此環(huán)空的空間不能太小(如圖1中所示即為螺紋密封管4的內(nèi)壁和管線I的外壁有一定的距離),若直接用卡套密封的話密封性不太好,這是卡套密封的局限性。比如接頭3和管線I之間的空隙很小,就可以用卡套直接進(jìn)行密封。再比如第二卡套7,螺紋密封管4的右側(cè)與管線I結(jié)合處的空隙也很小,就可以直接用卡套密封。因此,為了更好的實(shí)現(xiàn)第一壓帽2和螺紋密封管4之間的密封,需要增加圖中的接頭3,該接頭3實(shí)際上最主要的作用是密封住環(huán)空里的隔熱材料。
[0034]使用過(guò)程中,通過(guò)卡套及壓帽將該隔熱裝置的管線I與外部注入管線連接。可選的,在螺紋密封管與管線I之間形成的所述密封空間中還可以填充絕熱材料。
[0035]具體的,如圖1所示,所述第一壓帽2和所述接頭3之間通過(guò)螺紋連接;所述接頭3與所述螺紋密封管4之間通過(guò)螺紋連接;所述螺紋密封管4與所述第二壓帽5之間通過(guò)螺紋連接。
[0036]所述隔熱裝置還包括:第一卡套6和第二卡套7;所述第一卡套6設(shè)置在所述第一壓帽2和所述接頭3之間,用于將所述第一壓帽2和所述接頭3之間進(jìn)行密封;所述第二卡套7設(shè)置在所述螺紋密封管4和所述第二壓帽5之間,用于將所述螺紋密封管4和所述第二壓帽5之間進(jìn)行密封。
[0037]可選的,所述第一卡套6和所述第二卡套7的材質(zhì)為橡膠,可以對(duì)結(jié)構(gòu)之間進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)密封。
[0038]可選的,上述螺紋密封管中注入的所述絕熱材料為導(dǎo)熱系數(shù)為0.03W/m.K的涂料。
[0039]設(shè)計(jì)過(guò)程中,該隔熱裝置兩端卡套壓帽的使用,實(shí)現(xiàn)了該隔熱裝置自身的密封性能,同時(shí)避免了模型釜體內(nèi)部流體通過(guò)該裝置泄漏到釜體外部。
[0040]優(yōu)選的,螺紋密封管4采用美國(guó)國(guó)家管螺紋(Nat1nal(American)Pipe Thread,NPT)的密封結(jié)構(gòu),具有很好的密封性能,與釜體NPT結(jié)構(gòu)相配合保證模型釜壁與隔熱裝置之間的密封性能。其中,NPT結(jié)構(gòu)是廣泛使用的管道密封結(jié)構(gòu),具有很強(qiáng)的適用性。
[0041]該NPT結(jié)構(gòu)的螺紋密封管4與管線I之間填充絕熱材料具有很好的隔熱保溫性能,避免注入流體的熱量由于熱傳導(dǎo)和熱輻射而通過(guò)密封管向金屬模型釜壁散失,從而造成注入流體溫度的降低。該隔熱裝置(也可以稱為隔熱保溫裝置)中的隔熱材料是選用北京志盛威華化工有限公司生產(chǎn)的ZS-1耐高溫隔熱保溫涂料,材料的導(dǎo)熱系數(shù)僅有0.03ff/m.K,能夠有效地抑制并屏蔽輻射熱和傳導(dǎo)熱,從而保證注入流體的溫度。
[0042]如附圖1所示,該隔熱裝置主體為NPT的螺紋密封管4,接頭3,第一卡套6,第一壓帽2,注入管線I等組成。模型釜體外部一端為六方結(jié)構(gòu),便于扳手固定,螺紋連接為NPT-3/8-18牙結(jié)構(gòu),加熱棒另一端外徑為12mm,長(zhǎng)度為75mm,管線外徑為3mm,長(zhǎng)度200mm。使用過(guò)程中,注入管線通過(guò)壓帽、接頭卡套等與隔熱裝置主體連在一起形成整體的隔熱保溫裝置,再將隔熱保溫裝置整體通過(guò)NPT密封管(即圖中的螺紋密封管4)與釜壁進(jìn)行螺紋連接。圖2中注入管線的右端部分伸入模擬井9中,模擬井9與釜壁8也是螺紋連接,該模擬井9的井壁上有射孔10,注入流體通過(guò)井壁上的射孔10進(jìn)入到釜腔中。
[0043]為測(cè)試該新型的用于釜體隔熱保溫作用的隔熱裝置的適用性,分析其對(duì)注入熱流體的保溫效果,分別在室內(nèi)條件和高溫高壓條件下進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)過(guò)程和試驗(yàn)結(jié)果如下:
[0044]室溫常壓試驗(yàn)中,連接好實(shí)驗(yàn)裝置并檢查氣密性后,通過(guò)蒸汽發(fā)生器注入熱水,設(shè)置蒸汽發(fā)生器出口端的溫度為100°C。注入管線從蒸汽發(fā)生器的出口端到模型釜壁外側(cè)包覆加熱帶,加熱帶的溫度通過(guò)溫控儀設(shè)置為100°C,不使用該隔熱裝置,使注入管線直接與釜壁接觸通過(guò)釜壁,測(cè)試得到注入管線出口端液體溫度僅為36 °C,液體在通過(guò)釜壁時(shí)溫度降低明顯。而在相同試驗(yàn)條件下使用該新型隔熱裝置時(shí),測(cè)試得到注入管線出口端液體溫度能達(dá)到95°C左右,溫度降低不明顯,說(shuō)明在常溫常壓下該隔熱裝置能夠起到有效的隔熱保溫作用,使流體在通過(guò)熱采模型釜壁后仍能保持滿足實(shí)驗(yàn)要求的溫度。
[0045]高溫高壓試驗(yàn)中,在注入管線出口端設(shè)置5MPa回壓并檢查裝置氣密性。通過(guò)蒸汽發(fā)生器注入蒸汽,設(shè)置蒸汽發(fā)生器出口端的溫度為260 V。注入管線從蒸汽發(fā)生器的出口端到模型釜壁外側(cè)包覆加熱帶,加熱帶的溫度通過(guò)溫控儀設(shè)置為260°C,多次測(cè)試注入管線出口端蒸汽溫度。測(cè)試結(jié)果表明,在不使用隔熱裝置時(shí),注入管線出口端蒸汽溫度為160°C左右,溫度降幅在100°C左右,而使用隔熱裝置后,注入管線出口端蒸汽溫度保持在248°C左右,蒸汽溫度降低并不明顯。圖3為本實(shí)用新型提供的隔熱裝置入口端和出口端溫度示意圖,如圖3所示,為了更好地驗(yàn)證該隔熱保溫裝置的保溫作用,改變注入蒸汽溫度做了多組試驗(yàn),得到了多組隔熱保溫裝置入口端和出口端的溫度,繪制成圖3。圖3中數(shù)據(jù)擬合后呈線性關(guān)系,可以看出出口端溫度和入口端溫度相近,說(shuō)明了該裝置的保溫作用。
[0046]試驗(yàn)結(jié)果表明隔熱裝置在高溫高壓下既能保持良好的密封性,能起到有效的隔熱保溫作用,使得在高溫高壓下,進(jìn)入熱采模型釜腔內(nèi)的蒸汽溫度仍能滿足實(shí)驗(yàn)要求。
[0047]本申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)了流體注入管線與模型釜體的密封,有效緩解了流體在流經(jīng)模型釜壁過(guò)程中通過(guò)熱輻射及熱傳導(dǎo)而散熱的現(xiàn)象,避免了流體溫度的大幅下降,同時(shí)還防止了釜體整體溫度發(fā)生變化從而改變釜腔內(nèi)部溫度,對(duì)實(shí)驗(yàn)條件造成的影響。
[0048]該隔熱裝置的主要技術(shù)點(diǎn)包括:
[0049]1、使用套管結(jié)構(gòu),在用于注入的管線I與NPT密封管4之間填裝絕熱材料,避免了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,流體注入管線I與模型釜壁8之間的直接接觸,從而避免了流體在通過(guò)模型釜壁時(shí)由于熱輻射以及熱傳導(dǎo)引起的流體溫度大幅降低;
[0050]2、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用密封螺紋結(jié)構(gòu),通過(guò)NPT密封螺紋實(shí)現(xiàn)了釜體與隔熱裝置之間連接的密封性能,通過(guò)卡套結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了隔熱保溫裝置自身的密封性能,從而使得流體在注入的過(guò)程中不會(huì)因?yàn)槊芊庑圆缓枚孤?,一方面避免了流體流量的損失,另一方面也起到了保持流體溫度的作用。
[0051]本方案中的隔熱裝置特別適用于稠油熱采實(shí)驗(yàn)中的物理模型釜體。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,該隔熱裝置與流體注入管線密封連接在一起插入模型釜壁,流體通過(guò)注入管線進(jìn)入釜體腔內(nèi),來(lái)完成稠油熱采實(shí)驗(yàn)。通過(guò)使用該隔熱保溫裝置,流體流經(jīng)釜體壁后在注入管線出口端仍能保持相當(dāng)?shù)臏囟?,與注入管線入口端流體的溫度相比降低不明顯,實(shí)現(xiàn)了對(duì)注入流體良好的隔熱保溫作用。
[0052]該隔熱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作輕便、密封性能良好,能夠有效的保證不同注入速度、不同溫度和壓力條件下注入流體在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的溫度,使得注入流體的溫度滿足實(shí)驗(yàn)要求。使用該隔熱裝置不會(huì)對(duì)熱采物理模型內(nèi)部溫度造成重大改變,不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件造成影響。同時(shí),該裝置內(nèi)部填充了良好的絕熱材料,在使用過(guò)程中,不需要通過(guò)外接電源加熱注入管線來(lái)保持流體的溫度,避免了額外的功耗。
[0053]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隔熱裝置,其特征在于,包括:管線,以及依次套設(shè)在所述管線上的第一壓帽、接頭、螺紋密封管和第二壓帽;所述第一壓帽一端與所述接頭的一端連接;所述接頭的另一端與所述螺紋密封管的一端連接,所述螺紋密封管的另一端與所述第二壓帽連接,在所述螺紋密封管和所述管線之間形成密封空間,所述密封空間用于避免所述管線中的流體溫度通過(guò)模型釜壁散失。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔熱裝置,其特征在于,所述螺紋密封管內(nèi)填充絕熱材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱裝置,其特征在于,所述密封空間中填充絕熱材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隔熱裝置,其特征在于,所述第一壓帽和所述接頭之間通過(guò)螺紋連接;所述接頭與所述螺紋密封管之間通過(guò)螺紋連接;所述螺紋密封管與所述第二壓帽之間通過(guò)螺紋連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隔熱裝置,其特征在于,所述隔熱裝置還包括:第一卡套和第二卡套;所述第一卡套設(shè)置在所述第一壓帽和所述接頭之間,用于將所述第一壓帽和所述接頭之間進(jìn)行密封;所述第二卡套設(shè)置在所述螺紋密封管和所述第二壓帽之間,用于將所述螺紋密封管和所述第二壓帽之間進(jìn)行密封。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隔熱裝置,其特征在于,所述第一卡套和所述第二卡套的材質(zhì)為不銹鋼。7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的隔熱裝置,其特征在于,所述絕熱材料為導(dǎo)熱系數(shù)為.0.03ff/m.K的涂料。
【文檔編號(hào)】F16L5/08GK205504228SQ201620047063
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月18日
【發(fā)明人】龐占喜, 吳正彬, 劉慧卿, 高鋒, 杜軍軍
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(北京), 北京瑞萊博石油技術(shù)有限公司