[发明专利]一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置及方法

权利要求书

1.一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置，其特征在于：该装置包括：温控系统、气体循环系统、水合物生成系统、数据记录和监测系统，所述温控系统包括：温度传感器(33)和低温循环浴(24)，所述气体循环系统包括气源(6)、返回储罐(22)、伺服增压泵(23)、第一缓冲罐(25)、第二缓冲罐(27)、各个流量计、各个调压阀、溢流阀(18)、干燥管(5)和单向阀(1)，所述流量计包括第一流量计(4)和第二流量计(14)，所述调压阀包括第一调压阀(10)、第二调压阀(13)和第三调压阀(15)，所述水合物生成系统包括反应釜(32)、反应釜上端盖及出气孔(28)、进气口(29)、搅拌转子(30)和下端盖(31)，所述数据记录和监测系统包括计算机(21)、摄像机(34)、温度传感器(33)及各个压力传感器；所述压力传感器包括第一压力传感器(8)、第二压力传感器(11)、第三压力传感器(16)、第四压力传感器(17)、第五压力传感器(19)和第六压力传感器(20)；所有元器件均通过管线和各个针阀连接起来，所述针阀包括第一针阀(2)、第二针阀(7)、第三针阀(9)、第四针阀(12)和第五针阀(26)；

所述伺服增压泵(23)连接返回储罐(22)和第一缓冲罐(25)，第一缓冲罐(25)通过第三针阀(9)、第一调压阀(10)与第二缓冲罐(27)相连；第二缓冲罐(27)依次连接第四针阀(12)、第二调压阀(13)、第二流量计(14)、第三调压阀(15)和第五针阀(26)，并通过管线连接至进气孔(29)；反应釜上端盖及出气孔(28)依次连接溢流阀(18)、干燥管(5)、第一流量计(4)、单向阀(1)和返回储罐(22)；所述温度传感器(33)安装在反应釜(32)上，反应釜(32)放置于低温循环浴(24)内；所述反应釜(32)带有可视窗口，上下端分别连接反应釜上端盖及出气孔(28)和下端盖(31)，下端盖(31)上装有搅拌转子(30)；所述第六压力传感器(20)、温度传感器(33)、摄像机(34)、第一流量计(4)和第二流量计(14)均连接至计算机(21)；

反应釜上端盖及出气孔(28)、搅拌转子(30)和下端盖(31)均安装在反应釜(32)上，气体循环过程中在反应釜(32)前后分别安装有第二流量计(14)和第一流量计(4)，用来实时监测气体流量，第六压力传感器(20)安装在反应釜(32)上部，用来实时监测反应釜内的压力，温度传感器(33)安装在反应釜(32)下部，用来实时监测反应釜内的温度；

计算机(21)用来记录摄像机(34)、第六压力传感器(20)、温度传感器(33)、第二流量计(14)和第一流量计(4)实时采集到的数据。

2.如权利要求1所述的一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置，其特征在于：所述第一压力传感器(8)和第二压力传感器(11)分别用来检测第一缓冲罐(25)和第二缓冲罐(27)内的压力。

3.如权利要求1所述的一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置，其特征在于：所述温控系统用来控制水合物反应中的实验温度。

4.如权利要求1所述的一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置，其特征在于：所述水合物生成系统用于盛装样品和作为水合物的生成容器。

5.如权利要求1所述的一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置，其特征在于：所述气体循环系统用于构成完整循环回路，使气体在系统内循环流动，节约实验用气和保证气体的动态流动。

6.如权利要求1所述的一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置，其特征在于：所述数据记录和监测系统用于监控实验情况，以模拟实际工况。

7.如权利要求1所述的一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置，其特征在于：第一针阀(2)上端设置有排气口(3)，该排气口(3)室外空气或空气处理装置相连接，用来排放实验废气。

8.如权利要求1所述的一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置，其特征在于：所述反应釜(32)容积为600mmL。

9.一种动态长期评价添加剂对水合物影响的方法，基于权利要求1-8任一项所述的一种动态长期评价添加剂对水合物影响的装置实现，其特征在于：该方法包括：

S1：检查装置：确保装置中的所有元器件均正常工作，在装置中放置加有某种添加剂的钻井液或溶液样品；

S2：气体驱替：打开气源(6)的阀门，依次打开所有针阀，将溢流阀(18)的溢流值调至最小，所有调压阀完全打开，所述针阀包括第一针阀(2)、第二针阀(7)、第三针阀(9)、第四针阀(12)和第五针阀(26)，所述调压阀包括第一调压阀(10)、第二调压阀(13)和第三调压阀(15)；

S3：初始充气：关闭第一针阀(2)和第三调压阀(15)后，继续通气，使第二压力传感器(11)和第一压力传感器(8)达到预设压力值后，依次关闭第二调压阀(13)和第一调压阀(10)，并关闭气源(6)的阀门；

S4：系统预冷：打开低温循环浴(24)，使第五针阀(26)、第二缓冲罐(27)、反应釜(32)达到初始实验温度；

S5：充气饱和：调节溢流阀(18)达到预设溢流值，继续充气，直至反应釜(32)内压力至饱和压力，静置饱和；

S6：设置参数：打开计算机(21)记录的各个温度传感器、压力传感器实时监测到的温度及压力，和接收的摄像头(34)上传的视频资料，设置各个流量计、温度传感器和压力传感器的记录参数，并设置伺服增压泵(23)的伺服工作参数；

S7：开始实验：调节溢流阀(18)，将溢流压力作为实验压力，依次调节第一调压阀(10)和第二调压阀(13)，使气体按照设定流量进入反应釜(32)，开始实验；

S8：中间补气：当水合物形成量达到预设量，且返回储罐22内单次压降大于2MPa，以至于伺服增压泵(23)单次增压工作时间达到预设时长时，打开气源(6)的阀门进行补气；补气后，继续进行实验，直到水合物形成量达到预设量；

S9：通过观测在某种添加剂的作用下，水合物形成与分解及其聚集情况，得到该种添加剂对水合物的影响，实现实时监测水合物的形成速率；进而通过采用上述步骤S1-S8的方法，经过多次实验，得到每种钻井液添加剂对水合物的影响，实现实时监测水合物的形成速率，通过气体在系统内的循环流动，实现节约实验气体的作用和避免人工加气带来的实验干扰。