本發(fā)明涉及高溫地?zé)崽餆醿?chǔ)工程測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高溫地?zé)崃黧w不凝結(jié)氣體測(cè)量的裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、地?zé)嵯到y(tǒng)在運(yùn)行過程中普遍存在結(jié)垢現(xiàn)象，均面臨井筒、管網(wǎng)結(jié)垢的問題。西藏典型地?zé)崽镅虬司責(zé)崽餃\層地?zé)峋?，結(jié)垢類型多為碳酸鹽垢，并嚴(yán)重影響了羊八井地?zé)崽锏纳a(chǎn)，西藏高原其它地?zé)崽镆泊嬖诮Y(jié)垢問題。為了解決高溫地?zé)峋姆拦缸韫竼栴}，需要在閃蒸面以下加入阻垢劑，因此閃蒸面位置的確定就是一個(gè)緊迫問題，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)閃蒸趨勢(shì)及結(jié)垢位置進(jìn)行了研究，并分析了其主要影響因素為流體中的熱儲(chǔ)壓力、流量和二氧化碳含量。

2、碳酸鹽垢一般發(fā)生于井筒內(nèi)的閃蒸面附近及以上，通常富含鈣的高co2流體比貧co2流體更有可能沉積方解石，在生產(chǎn)過程中必須監(jiān)測(cè)co2濃度的變化，以調(diào)整阻垢劑加注量和加注位置。

3、另外，在發(fā)電系統(tǒng)中，較高濃度的不凝結(jié)氣體，所述不凝結(jié)氣體指在地?zé)崃黧w降溫過程中無(wú)法隨著水蒸氣凝結(jié)為液態(tài)的氣體總稱，主要組分有二氧化碳、硫化氫、氫氣、甲烷、氮?dú)?、氦、氬等；在不凝結(jié)氣體排放過程中，將帶走蒸汽，降低機(jī)組的熱轉(zhuǎn)換效率。因此在高溫地?zé)崽锂a(chǎn)能測(cè)試和生產(chǎn)過程中必須準(zhǔn)確測(cè)定不凝結(jié)氣體的含量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一，就在于提供一種用于高溫地?zé)崃黧w不凝結(jié)氣體測(cè)量的裝置，以解決上述問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：一種用于高溫地?zé)崃黧w不凝結(jié)氣體測(cè)量的裝置，包括汽水分離器，在所述汽水分離器的出口端分別與液相冷卻池和氣相冷卻池連接，所述液相冷卻池的另一端通過液相進(jìn)水管連接不凝結(jié)氣體收集裝置，所述氣相冷卻池的另一端通過氣相進(jìn)水管也連接不凝結(jié)氣體收集裝置，所述不凝結(jié)氣體收集裝置通過出水管連接集水箱，其中，所述不凝結(jié)氣體收集裝置包括位于上部的不凝結(jié)氣體收集罐和位于下部的進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐，所述凝結(jié)氣體收集罐與進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐通過連接刻度管連通，所述進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口，其中，所述兩個(gè)進(jìn)水口分別與液相進(jìn)水管和氣相進(jìn)水管連接，所述一個(gè)出水口與出水管連接。

3、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述汽水分離器上設(shè)置有壓力表和溫度計(jì)a。

4、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述凝結(jié)氣體收集罐與進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐均為圓柱形罐體。

5、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述液相進(jìn)水管上設(shè)置有液相進(jìn)水三通閥，所述氣相進(jìn)水管上設(shè)置有氣相進(jìn)水三通閥，所述出水管上設(shè)置有出水口活塞閥。

6、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還設(shè)置有與所述液相進(jìn)水三通閥相連的液相進(jìn)水外排管，以及與所述氣相進(jìn)水三通閥相連的氣相進(jìn)水外排管。

7、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在所述凝結(jié)氣體收集罐與進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐外側(cè)還設(shè)置有外保護(hù)架。

8、本發(fā)明的目的之二，在于提供一種采用上述的裝置進(jìn)行高溫地?zé)崃黧w不凝結(jié)氣體測(cè)量的方法，采用的技術(shù)方案為，包括下述步驟：

9、(1)測(cè)量前，將不凝結(jié)氣體收集裝置倒置，由與進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐連接的出水管灌入液體，并將兩個(gè)進(jìn)水口打開排氣，將裝置內(nèi)氣體排凈，然后將不凝結(jié)氣體收集裝置放正；

10、(2)打開主閥門，將液相進(jìn)水三通閥和氣相進(jìn)水三通閥聯(lián)通相應(yīng)的外排管排水，待汽水分離器的溫度和壓力穩(wěn)定后將液相進(jìn)水三通閥和氣相進(jìn)水三通閥聯(lián)通進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐，將冷凝后的液體、水蒸氣和不凝結(jié)氣體均聯(lián)通到不凝結(jié)氣體收集裝置；

11、不凝結(jié)氣體收集于不凝結(jié)氣體收集罐頂部，液體由進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐下部排入集水箱中；

12、集水箱內(nèi)水面高度與連接刻度管中間刻度高度一致，測(cè)量結(jié)束前出水管口浸入集水箱水面以下；

13、氣水界面到連接刻度管內(nèi)(刻度管是計(jì)量不凝結(jié)氣體收集罐內(nèi)氣體的體積，其數(shù)量多少由該刻度讀取，該刻度的具體范圍為7480ml～7550ml)后，同時(shí)關(guān)閉液相進(jìn)水三通閥和氣相進(jìn)水三通閥，使三通閥側(cè)向排水；待不凝結(jié)氣體收集裝置內(nèi)氣體和液體完全分離，連接刻度管內(nèi)液位穩(wěn)定后，再關(guān)閉出水口活塞閥；最后，再關(guān)閉主閥門；

14、(4)關(guān)閉出水口活塞閥后，將出水管中的液體收集到集水箱中；

15、(5)記錄數(shù)據(jù)：同時(shí)記錄不凝結(jié)氣體收集罐的溫度(t)和連接刻度管上的刻度(v氣)；用電子秤測(cè)量排出液體的重量(v水)(即，集水箱中的液體的重量)；并記錄大氣壓力(p)；

16、(6)數(shù)據(jù)分析：根據(jù)不凝結(jié)氣體的組分和體積，其中，對(duì)體積比超過1％的氣體，計(jì)算氣體平均分子量，并進(jìn)一步計(jì)算不凝結(jié)氣體在地?zé)崃黧w中的質(zhì)量比。

17、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(6)中，所述數(shù)據(jù)分析包括：

18、1)實(shí)驗(yàn)室分析不凝結(jié)氣體的組分，計(jì)算氣體的平均分子量，只計(jì)算體積分?jǐn)?shù)超過1％的氣體；

19、具體分析方法為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)由氣相色譜儀測(cè)定，儀器型號(hào)：pe.clarus600，測(cè)定方法：gb/t?13610天然氣組分分析氣相色譜法；

20、需要說明的是，之所以只計(jì)算體積分?jǐn)?shù)超過1％的氣體，是因?yàn)轶w積分?jǐn)?shù)低于1％的氣體，對(duì)計(jì)算氣體平均分子量的影響已經(jīng)小于0.01，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性沒有明顯的影響；

21、所述計(jì)算平均分子量(mra)的公式為：

22、

23、其中，mi為第i種氣體的分子量，vi為第i種氣體的體積比。

24、2)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算不凝結(jié)氣體的質(zhì)量，計(jì)算公式為：

25、m氣＝mrap氣v氣/(rt)?(2)

26、式中，m氣代表不凝結(jié)氣體的質(zhì)量，單位kg；

27、mra代表不凝結(jié)氣體的平均分子量；

28、p氣代表現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量大氣壓強(qiáng)，單位pa；

29、v氣代表現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的不凝結(jié)氣體體積，單位m3；

30、r代表比例常數(shù)，8.314j/(mol·k)；

31、t代表現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量不凝結(jié)氣體存儲(chǔ)罐的溫度，單位k；

32、根據(jù)不凝結(jié)氣體質(zhì)量和液體重量(v水)，計(jì)算液相中不凝結(jié)氣體的質(zhì)量比(nl)，計(jì)算公式為：

33、nl?＝m氣/(?m氣+v水)?(3)。

34、本發(fā)明的測(cè)量裝置將地?zé)崃黧w分離、降溫、將壓后，進(jìn)入不凝結(jié)氣體收集裝置，將收集的不凝結(jié)氣體換算成氣體的質(zhì)量，測(cè)量集水箱中排水的質(zhì)量，可計(jì)算不凝結(jié)氣體的質(zhì)量比。

35、本發(fā)明提供的用于高溫地?zé)崃黧w不凝結(jié)氣體測(cè)量的裝置和方法，測(cè)量不凝結(jié)氣體的重量比，對(duì)于高溫地?zé)釞C(jī)組設(shè)計(jì)，地?zé)峋拦缸韫秆芯抗ぷ鳌⒆韫竸┘幼⒘亢图幼⑽恢枚加泻苤匾饬x。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的不凝結(jié)其他的測(cè)量裝置和方法能夠獲得準(zhǔn)確、可靠的流體中不凝結(jié)氣體質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，適用于高溫地?zé)崽锏膯尉a(chǎn)能測(cè)試、地?zé)豳Y源評(píng)估、地?zé)崽锷a(chǎn)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，可以應(yīng)用于我國(guó)西藏、四川、云南、新疆等地的高溫地?zé)崽锞诹黧w不凝結(jié)氣體的測(cè)量，為高溫地?zé)崽锓拦缸韫负碗姀S機(jī)組設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)從而為相應(yīng)的決策提供參考；本發(fā)明通過多次測(cè)量，提高測(cè)量精度，獲得不凝結(jié)氣體的濃度，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。

技術(shù)特征：

1.一種用于高溫地?zé)崃黧w不凝結(jié)氣體測(cè)量的裝置，其特征在于，包括汽水分離器(2)，在所述汽水分離器的出口端分別與液相冷卻池(5)和氣相冷卻池(6)連接，所述液相冷卻池(5)的另一端通過液相進(jìn)水管(7)連接不凝結(jié)氣體收集裝置(9)，所述氣相冷卻池(6)的另一端通過氣相進(jìn)水管(8)也連接不凝結(jié)氣體收集裝置(9)，所述不凝結(jié)氣體收集裝置(9)通過出水管(20)連接集水箱(21)，其中，所述不凝結(jié)氣體收集裝置(9)包括位于上部的不凝結(jié)氣體收集罐(10)和位于下部的進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐(12)，所述凝結(jié)氣體收集罐(10)與進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐(12)通過連接刻度管(11)連通，所述進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐(12)設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口，其中，所述兩個(gè)進(jìn)水口分別與液相進(jìn)水管(7)和氣相進(jìn)水管(8)連接，所述一個(gè)出水口與出水管(20)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述汽水分離器(2)上設(shè)置有壓力表(3)和溫度計(jì)a(4)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述凝結(jié)氣體收集罐(10)與進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐(12)均為圓柱形罐體。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述液相進(jìn)水管(7)上設(shè)置有液相進(jìn)水三通閥(15)，所述氣相進(jìn)水管(8)上設(shè)置有氣相進(jìn)水三通閥(16)，所述出水管(20)上設(shè)置有出水口活塞閥(19)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還設(shè)置有與所述液相進(jìn)水三通閥(15)相連的液相進(jìn)水外排管(17)，以及與所述氣相進(jìn)水三通閥(16)相連的氣相進(jìn)水外排管(18)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述凝結(jié)氣體收集罐(10)與進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐(12)外側(cè)還設(shè)置有外保護(hù)架(14)。

7.一種采用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的裝置進(jìn)行高溫地?zé)崃黧w不凝結(jié)氣體測(cè)量的方法，其特征在于，包括下述步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(6)中，所述數(shù)據(jù)分析包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于高溫地?zé)崃黧w不凝結(jié)氣體測(cè)量的裝置和方法，屬于高溫地?zé)崽餆醿?chǔ)工程測(cè)試領(lǐng)域，所述裝置包括依次相連的汽水分離器（2）和不凝結(jié)氣體收集裝置（9），所述不凝結(jié)氣體收集裝置（9）包括不凝結(jié)氣體收集罐（10）和進(jìn)出水調(diào)節(jié)罐（12），二者通過連接刻度管（11）連通，還設(shè)置有相應(yīng)的閥門和連接管；所述測(cè)量方法為將收集的不凝結(jié)氣體換算成氣體的質(zhì)量，測(cè)量集水箱中排水的質(zhì)量，從而計(jì)算不凝結(jié)氣體的質(zhì)量比；本發(fā)明能夠獲得準(zhǔn)確、可靠的流體中不凝結(jié)氣體質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，適用于高溫地?zé)崽锏膯尉a(chǎn)能測(cè)試、地?zé)豳Y源評(píng)估、地?zé)崽锷a(chǎn)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，為高溫地?zé)崽锓拦缸韫负碗姀S機(jī)組設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：楊廷勇,郝偉林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中核（西藏）能源發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26