[发明专利]一种三相分离保压装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种三相分离保压装置，包括固相沉降分离系统、保压控制系统以液相回收系统；固相沉降分离系统包括密封储集罐、进液管、固相清理口、排水阀和滤网Ⅰ；密封储集罐的顶部焊接有圆柱管，滤网Ⅰ套设在圆柱管的下部，进液管设在密封储集罐的中上部，固相清理口和排水阀设在密封储集罐的下部；保压控制系统包括调压阀、安全阀、压力传感器、调压管路、安全管路和固定法兰；调压管路和安全管路的进口端设在固定法兰的预留孔上，调压阀设在调压管路上，安全管路的出口端与调压管路的出口端相连接。本发明还公开了一种三相分离保压装置的使用方法。该装置集成压力控制系统，接入实验管路后能实现有效的固相过滤沉降以及调节钻孔内压力的目的。

技术领域

本发明属于钻孔岩屑运移模拟研究领域中的气固液分离技术，具体涉及一种三相分离保压装置及其使用方法。

背景技术

在煤矿开采过程中，瓦斯长期威胁着井下的安全生产，但另一方面，瓦斯也是一种高效的清洁能源。目前井下多以钻孔抽排的方式治理瓦斯，但是由于煤层裂隙发育、强度低的特点，长距离煤层钻孔施工常常面临卡钻，塌孔甚至喷孔等问题。基于此提出了保压钻进工艺，通过密封孔口调节钻孔介质(钻井液)的压力，以达到平衡地应力和瓦斯压力防止塌孔的目的。其中，在井下煤层钻孔施工中，钻井液在钻孔内的携岩能力以及高压状态下气固液三相流的流动特征需要仍待揭示。基于此，在实验室内搭建了钻孔保压钻进模拟实验平台，为实现钻井液中气固液有效的分离，同时达到控制管路内流体的压力的目的，研发了该三相分离保压装置。

目前，主要的固液分离装置包括离心机、抽滤式固液分离装置或带式分离设备，这些设备不仅造价高，且只能作为固液混合物的后处理设备，不具备在循环内维持高压的条件下实现固液分离的能力。若在固液分离设备前端载加设压力控制系统，再将混合液体排入固液分离机进行分离，不仅增加了实验设备的成本，且由于实验所采用的固相颗粒较大，容易造成压力控制装置堵塞，造成管道内压力异常增加，难以实验稳定的压力控制。所以，在钻孔保压钻进模拟实验系统内，目前的两相分离设备难以满足实验要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种适用于高压状态下的三相分离保压装置及其使用方法。该装置集成压力控制系统，接入实验管路后能实现有效的固相过滤沉降以及调节钻孔内压力的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种三相分离保压装置，包括固相沉降分离系统、保压控制系统以及液相回收系统；

所述固相沉降分离系统包括密封储集罐、进液管、固相清理口、排水阀和滤网Ⅰ；所述密封储集罐整体为圆柱形瓶状罐体，罐体底部为储集固相的半椭圆形球状，所述密封储集罐的顶部焊接有圆柱管，圆柱管的一半位于密封储集罐的内部，所述滤网Ⅰ固定套设在圆柱管的下部并位于密封储集罐内，所述圆柱管的顶端连接法兰盘；所述进液管设置在密封储集罐的中上部，所述固相清理口设置在密封储集罐的下部，所述排水阀设置在密封储集罐的下部并位于固相清理口的一侧；

所述保压控制系统包括调压阀、安全阀、压力传感器、调压管路、安全管路和固定法兰；所述固定法兰安装在法兰盘上，所述调压管路和安全管路的进口端分别固定安装在固定法兰的预留孔上，所述调压管路作为循环流动的主要出口，所述调压管路的出口端可接入不同的液体处理装置；所述调压阀设置在调压管路上，所述安全管路的出口端与调压阀后部的调压管路的出口端相连接，所述安全管路上集成一组安全阀和压力传感器；

所述液相回收系统包括液相储集池，所述调压管路的出口端通过软管与液相储集池内相连。

作为本发明的一种优选方案，所述固相清理口由密封储集罐下部延伸出的圆管和密封法兰共同组成。

作为本发明的一种优选方案，所述调压管路和安全管路的进口端分别焊接于固定法兰的中部的预留孔上。

作为本发明的一种优选方案，所述安全阀为电磁阀，且与电磁继电器相连作为被控制系统，电磁继电器控制系统为压力传感器。