[实用新型]一种耐高压耐化学腐蚀的配液中继装置

说明书

技术领域

本实用新型属于配液设备技术领域，具体涉及一种耐高压耐化学腐蚀的配液中继装置。

背景技术

温度-水流-应力-化学(THMC)的多场耦合研究近年来一直受到各个领域科研人员的关注，如酸气回注工程(Acid Gas Injection)，CO₂地质利用与封存(CO₂Capture and Storage)，核废料处置DECOVALEX-THMC，废物地下处置或垃圾填埋。其中温度-水流-应力THM三场耦合的科学研究已取得较大进展并广泛用于工程领域，如大型水库建设、地下硐室围岩稳定性。但力学化学强耦合还需要进一步拓展。

如某酸气回注工程，大量H₂S/CO₂注入至地下2500米的咸水层，注入的酸性流体与地层水混合在作为多孔介质材料的地下岩层中流动，其中地层温度70℃，原始地层压力为35MPa，井口注入压力14MPa，该工程目的-封存注入的温室气体1000年以上-要求封堵注入流体泄漏的盖层具有良好的密封性和力学稳定性。这一典型THMC多物理场作用的关键科学问题之一，是研究酸气-咸水-岩石H₂S/CO₂-Brine-Rock相互作用发生的化学反应对岩石长期力学稳定性的影响。而针对这一关键科学问题研发试验系统面临的若干技术难题，进行了本实用新型所述的力化耦合作用下配液中继装置的研发。

如上所述对多场耦合科学研究的需求下，进行相关设备开发过程中遇到了一系列技术问题。1)腐蚀性流体(一定配比的H₂S/CO₂水溶液)化学稳定性差，需要在实验加载前现场按比例配置，即配即用，且一次性需要配置整个实验过程所需的溶液(如5L)；2)该腐蚀性流体对316L的不锈钢具有腐蚀性，金属需要选择哈氏合金C276材质，非金属材料选择Teflon材质，密封圈材料全氟醚橡胶，但哈氏合金的价格异常昂贵；3)配置该腐蚀性流体的容器同时需要承压(20MPa)，普遍使用的耐压材质不锈钢材质316L耐腐蚀性达不到要求，哈氏合金C276既能承压亦能耐腐蚀，但价格过于昂贵，应尽可能少用或不用。

在上述三个使用条件下——耐压、耐腐蚀、大容量流体即时配制，配液的问题面临种种技术难题。直接采用满足承压和耐腐蚀的哈氏合金材质加工，由于大容量流体配制需要消耗大量昂贵的哈氏合金材质，经济上完全不可行；满足强度要求的不锈钢材质不耐酸液腐蚀，一般的防腐措施不能满足技术要求，如在不锈钢壁面喷涂防腐涂层；耐腐蚀的特氟龙材质不能承受高压。在此应用背景下，如何通过结构的巧妙设计，在经济合理的情况下，达到各项技术要求。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种耐高压耐化学腐蚀的配液中继装置。该装置采用挤压式构型实现，功能上同时满足耐压、耐腐蚀、大容量流体即时配制三项主要技术指标，能满足实际研究应用中力学化学耦合作用下的腐蚀性流体配置，适用于需要同时考虑抗压性能和防腐性的配液设备，特别适用于一定压力条件下腐蚀性流体(如二氧化碳CO₂或硫化氢H₂S的水溶液)对多孔介质材料(如砂岩)的影响。

本实用新型所提供的技术方案如下：

一种耐高压耐化学腐蚀的配液中继装置，至少包括：

压力容器；

第一合金管，所述第一合金管设置在所述压力容器的上端与并所述压力容器内部连通，所述第一合金管设置有球阀；

设置在所述压力容器内的柔性特氟龙材质的配液气囊，所述配液气囊设置有一个开口，所述开口覆盖在所述压力容器的内底壁上，所述配液气囊的本体将所述压力容器内的空间隔离为互不连通的腐蚀性流体区域和驱替流体区域，所述腐蚀性流体区域位于所述配液气囊内，所述驱替流体区域位于所述配液气囊外；

第二合金管，所述第二合金管设置在所述压力容器的下端与并所述腐蚀性流体区域连通，所述第二合金管设置有针阀。

配液气囊密闭性良好，仅出口端穿过压力容器底座与第二合金管连接，内部腐蚀性流体不会泄漏扩散至外围的压力容器，造成不可恢复的损坏。

本实用新型所提供的耐高压耐化学腐蚀的配液中继装置将腐蚀性流体的配液过程和高压注入过程分开，基于流体驱替的原理，让腐蚀性流体仅发生在配液气囊内，通过压力容器内驱替流体的压力传递实时挤压配液气囊变形实现高压注入，从而一定程度解决了耐压、耐腐蚀、大容量流体即时配制的技术问题。