[发明专利]一种岩心模型管内壁面绝热控制装置及方法

说明书

本发明涉及一种岩心模型管内壁面绝热控制装置及方法，包括控制器、开关以及分别安装在岩心模型管本体外壁面以及内壁面的第一温度传感器和第二温度传感器，其中，开关为单刀单掷开关；第一温度传感器的正端与控制器的输入端的正端相连，第一温度传感器的负端通过开关与第二温度传感器的负端相连，控制器的输入端的负端与第二温度传感器的正端相连；控制器的输出端连接加热装置，加热装置设置在岩心模型管本体上。本发明采集的两路温度信号通过一个开关与控制器输入信号端相连，开关闭合后，两路信号并联，相当于外壁温度和内壁温度差信号输入控制器，在使用过程中，仅需根据绝热的要求，闭合开关，并设置相应的目标温度值即可。

技术领域

本发明属于能源与环境领域，特别涉及一种岩心模型管内壁面绝热控制装置及方法。

背景技术

保温与绝热是一种科学、高效的节能技术，使热量散发传导速度减慢的措施。保温措施越好，就越接近于绝热边界。目前隔热保温方法主要有两种，一种是使用保温材料或真空结构，保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料，保温材料产品种类很多,包括气凝胶毡、泡沫塑料、矿物棉制品、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩绝热制品、胶粉EPS颗粒保温浆料、矿物喷涂棉、酚醛泡沫塑料等，其原理是基于低导热系数的管壁结构减少热损失；另一种是使用管道外部加热的方法，通过外部加热来补偿热损失。

然而，在科学研究过程中，对于涉及管道与容器内存在流体热化学反应的现象，特别是对温度敏感问题研究，真正的绝热环境才能够完全排除热损失等因素的影响。这两种方法都无法形成真正的绝热边界条件。第一种方法中，使用低导热系数保温材料和真空结构只能部分降低热损失，除此之外，对于压力容器而言，本身材料的蓄热量就会造成热损；第二种方法中，由于外部加热功率的大小是通过主流温度来调节的，设置过高或过低分别会造成过度热补偿或者欠补偿现象，对于主流温度有变化的工况，更无法准确控制。

在热力采油模拟实验中，岩心模型管是形成地层高压环境和保证热流体注入的必要刚性约束，但由于驱替实验注入热流体流量小且岩心模型管本身的蓄热量很大，若不能进行热补偿会造成热量大量散失无法有效加热岩心的现象，现有的解决方法是直接将岩心模型管置于恒温箱体内并控制温度与注入热流体温度相同，但这种方法只能获得驱油效率，无法描述整个驱替过程的温度和压力的动态过程以及采出油品质变化的全过程，因此，研制一种能够实现岩心模型管内壁面完全绝热的控制方法对于实态模拟热力驱油过程中全过程热物理、热化学特征十分重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，提供一种岩心模型管内壁面绝热控制装置及方法，能够提供准确的绝热壁面边界条件。

为了达到上述目的，本发明装置采用如下技术方案：

包括控制器、开关以及分别安装在岩心模型管本体外壁面以及内壁面的第一温度传感器和第二温度传感器，

其中，第一温度传感器的正端与控制器的输入端的正端相连，第一温度传感器的负端通过开关与第二温度传感器的负端相连，控制器的输入端的负端与第二温度传感器的正端相连；

控制器的输出端连接加热装置，加热装置设置在岩心模型管本体上。

进一步地，第一温度传感器和第二温度传感器均采用K型铠装热电偶。

进一步地，第一温度传感器和第二温度传感器的连线与管壁相垂直。

进一步地，控制器为PID温度控制器。

进一步地，加热装置为均匀缠绕在岩心模型管本体外壁上的电加热带。

进一步地，开关采用单刀双掷开关；其中，第一温度传感器的正端与控制器的输入端的正端相连，第一温度传感器的负端与开关的动端相连；第二温度传感器的正端与开关的第一不动端相连，第二温度传感器的负端与开关的第二不动端相连，开关的第一不动端与控制器的输入端的负端相连。