隔熱裝置的制造方法

隔熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種隔熱裝置，包括：管線，以及依次套設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，當所述隔熱裝置設置在模型釜壁中時，通過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和熱輻射從金屬的模型釜壁散失，并且不會改變模型內部的環境溫度。
【專利說明】
隔熱裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及石油機械技術領域，尤其涉及一種隔熱裝置。
【背景技術】
[0002]在稠油熱采領域，許多物理模擬試驗中需要向模型內部注入流體(液體或氣體)。由于稠油粘度對溫度有極強的敏感性，在一定范圍內，隨著溫度的升高，稠油粘度會大幅降低，從而有利于稠油的開采，因此在注入過程中需要將流體加熱到某一特定溫度，實現現場開采條件的模擬。然而由于實驗過程中往往涉及到高溫高壓，模型主體因耐溫耐壓設計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熱性。在液體或氣體流經模型釜壁時，流體熱量沿著模型釜壁向外散失，致使注入液體或氣體進入模型內部時，造成注入溫度的降低，達不到實驗要求的溫度。
[0003]為了保證注入模型內的熱流體(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。具體做法是在實驗過程中，在模型外部包上一層電加熱套，將電加熱套的溫度設置成實驗要求的溫度，通過對模型釜體持續的電加熱來保證實驗溫度;或者是把模型整個放置于恒溫箱中，并將恒溫箱的溫度設置成實驗要求的溫度。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注入流體進行加熱，加熱帶通過溫控儀外接電源來控制加熱溫度。
[0004]然而，上述的第一種方式可改善液體及氣體流經釜體時所產生的溫度降低，但同時會對模型內部溫度產生影響，改變模型模擬環境條件;第二種方式可以保證流體在注入過程中到達模型壁之前的溫度，但是仍然不能解決由于模型壁導熱而造成流體溫度降低的問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型實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模型釜壁散失和改變了模型內部環境溫度的問題。
[0006]本實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模型釜壁散失。
[0007]在本實用新型的一具體實施例中，所述螺紋密封管內填充絕熱材料。
[0008]在本實用新型的一具體實施例中，所述密封空間中填充絕熱材料。
[0009]在本實用新型的一具體實施例中，所述第一壓帽和所述接頭之間通過螺紋連接；所述接頭與所述螺紋密封管之間通過螺紋連接;所述螺紋密封管與所述第二壓帽之間通過螺紋連接。
[0010]在本實用新型的一具體實施例中，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行密封;所述第二卡套設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行密封。
[0011]在本實用新型的一具體實施例中，所述第一卡套和所述第二卡套的材質為橡膠。
[0012]在本實用新型的一具體實施例中，所述絕熱材料為導熱系數為0.03W/m.K的涂料。
[0013]本實用新型提供的隔熱裝置，具體包括管線和依次套設在管線外的第一壓帽，接頭，螺紋密封管以及第二壓帽，相鄰結構之間依次連接，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，通過該密封空間，實現該隔熱裝置在使用過程中，管線中的流體的溫度不會通過模型釜壁散失，并且使用該隔熱裝置不會對模型本身的環境溫度造成影響。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實用新型提供的隔熱裝置實施例的結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型提供的隔熱裝置實施例的應用示意圖；
[0017]圖3為本實用新型提供的隔熱裝置入口端和出口端溫度示意圖。
[0018]附圖標記說明:
[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。
【具體實施方式】
[0029]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0030]圖1為本實用新型提供的隔熱裝置實施例的結構示意圖。圖2為本實用新型提供的隔熱裝置實施例的應用示意圖。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，當所述隔熱裝置設置在模型釜壁8中時，所述密封空間可避免所述管線中的流體溫度通過所述模型釜壁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模型釜壁8散失。
[0032]在本實施例中，首先利用車床加工螺紋密封管4，保證金屬管內部平行度，然后向管道內澆筑隔熱保溫材料，即所述螺紋密封管4內填充絕熱材料，將用于注入管線I伸進該螺紋密封管4中，伸進模型釜壁的部分可通過第二卡套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，再通過第一卡套6與第一壓帽2對管線I進行密封，從而保證隔熱裝置自身密封性能，最后在使用過程中，可將該隔熱裝置通過螺紋與釜體密封。
[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(也稱為環空)，環空中填充隔熱材料，隔熱材料的外形類似于膠體。在填充隔熱材料的過程中，先擰上右側的壓帽(第二壓帽5)，但是先不擰緊。然后從左側向環空中填入隔熱材料。由于隔熱材料外形類似膠體，流動性差，因此環空的空間不能太小(如圖1中所示即為螺紋密封管4的內壁和管線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行密封。再比如第二卡套7，螺紋密封管4的右側與管線I結合處的空隙也很小，就可以直接用卡套密封。因此，為了更好的實現第一壓帽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實際上最主要的作用是密封住環空里的隔熱材料。
[0034]使用過程中，通過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之間通過螺紋連接;所述接頭3與所述螺紋密封管4之間通過螺紋連接;所述螺紋密封管4與所述第二壓帽5之間通過螺紋連接。
[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之間進行密封;所述第二卡套7設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的材質為橡膠，可以對結構之間進一步的實現密封。
[0038]可選的，上述螺紋密封管中注入的所述絕熱材料為導熱系數為0.03W/m.K的涂料。
[0039]設計過程中，該隔熱裝置兩端卡套壓帽的使用，實現了該隔熱裝置自身的密封性能，同時避免了模型釜體內部流體通過該裝置泄漏到釜體外部。
[0040]優選的，螺紋密封管4采用美國國家管螺紋(Nat1nal(American)Pipe Thread，NPT)的密封結構，具有很好的密封性能，與釜體NPT結構相配合保證模型釜壁與隔熱裝置之間的密封性能。其中，NPT結構是廣泛使用的管道密封結構，具有很強的適用性。
[0041]該NPT結構的螺紋密封管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和熱輻射而通過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的ZS-1耐高溫隔熱保溫涂料，材料的導熱系數僅有0.03ff/m.K，能夠有效地抑制并屏蔽輻射熱和傳導熱，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構，便于扳手固定，螺紋連接為NPT-3/8-18牙結構，加熱棒另一端外徑為12mm，長度為75mm，管線外徑為3mm，長度200mm。使用過程中，注入管線通過壓帽、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NPT密封管(即圖中的螺紋密封管4)與釜壁進行螺紋連接。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，注入流體通過井壁上的射孔10進入到釜腔中。
[0043]為測試該新型的用于釜體隔熱保溫作用的隔熱裝置的適用性，分析其對注入熱流體的保溫效果，分別在室內條件和高溫高壓條件下進行了試驗，試驗過程和試驗結果如下:
[0044]室溫常壓試驗中，連接好實驗裝置并檢查氣密性后，通過蒸汽發生器注入熱水，設置蒸汽發生器出口端的溫度為100°C。注入管線從蒸汽發生器的出口端到模型釜壁外側包覆加熱帶，加熱帶的溫度通過溫控儀設置為100°C，不使用該隔熱裝置，使注入管線直接與釜壁接觸通過釜壁，測試得到注入管線出口端液體溫度僅為36 °C，液體在通過釜壁時溫度降低明顯。而在相同試驗條件下使用該新型隔熱裝置時，測試得到注入管線出口端液體溫度能達到95°C左右，溫度降低不明顯，說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，使流體在通過熱采模型釜壁后仍能保持滿足實驗要求的溫度。
[0045]高溫高壓試驗中，在注入管線出口端設置5MPa回壓并檢查裝置氣密性。通過蒸汽發生器注入蒸汽，設置蒸汽發生器出口端的溫度為260 V。注入管線從蒸汽發生器的出口端到模型釜壁外側包覆加熱帶，加熱帶的溫度通過溫控儀設置為260°C，多次測試注入管線出口端蒸汽溫度。測試結果表明，在不使用隔熱裝置時，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，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中數據擬合后呈線性關系，可以看出出口端溫度和入口端溫度相近，說明了該裝置的保溫作用。
[0046]試驗結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，進入熱采模型釜腔內的蒸汽溫度仍能滿足實驗要求。
[0047]本申請實現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模型釜壁過程中通過熱輻射及熱傳導而散熱的現象，避免了流體溫度的大幅下降，同時還防止了釜體整體溫度發生變化從而改變釜腔內部溫度，對實驗條件造成的影響。
[0048]該隔熱裝置的主要技術點包括:
[0049]1、使用套管結構，在用于注入的管線I與NPT密封管4之間填裝絕熱材料，避免了實驗過程中，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模型釜壁時由于熱輻射以及熱傳導引起的流體溫度大幅降低；
[0050]2、實驗過程中采用密封螺紋結構，通過NPT密封螺紋實現了釜體與隔熱裝置之間連接的密封性能，通過卡套結構實現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程中不會因為密封性不好而泄露，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驗中的物理模型釜體。在實驗過程中，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，流體通過注入管線進入釜體腔內，來完成稠油熱采實驗。通過使用該隔熱保溫裝置，流體流經釜體壁后在注入管線出口端仍能保持相當的溫度，與注入管線入口端流體的溫度相比降低不明顯，實現了對注入流體良好的隔熱保溫作用。
[0052]該隔熱裝置結構簡單、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驗過程中的溫度，使得注入流體的溫度滿足實驗要求。使用該隔熱裝置不會對熱采物理模型內部溫度造成重大改變，不會對實驗條件造成影響。同時，該裝置內部填充了良好的絕熱材料，在使用過程中，不需要通過外接電源加熱注入管線來保持流體的溫度，避免了額外的功耗。
[0053]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種隔熱裝置，其特征在于，包括:管線，以及依次套設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模型釜壁散失。2.根據權利要求1所述的隔熱裝置，其特征在于，所述螺紋密封管內填充絕熱材料。3.根據權利要求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.根據權利要求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螺紋連接;所述接頭與所述螺紋密封管之間通過螺紋連接;所述螺紋密封管與所述第二壓帽之間通過螺紋連接。5.根據權利要求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行密封;所述第二卡套設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行密封。6.根據權利要求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為不銹鋼。7.根據權利要求2或3所述的隔熱裝置，其特征在于，所述絕熱材料為導熱系數為.0.03ff/m.K的涂料。
【文檔編號】F16L5/08GK205504228SQ201620047063
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月18日
【發明人】龐占喜, 吳正彬, 劉慧卿, 高鋒, 杜軍軍
【申請人】中國石油大學(北京), 北京瑞萊博石油技術有限公司