CN1042769A - 中间具有隔膜的盛装样品的容器 - Google Patents
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Abstract
一种盛装油/气样品的容器(1)，主要由两半部(2、3)成型的一个球形壳体组成，在两半部的边缘之间装一个金属隔膜(4)。隔膜相对于容器每半部的形状是互补的，形状大致是半球形，具有一个垂直于进出口通道(9、10)的平面部分(8)。隔膜的边缘(13)形成容器两半部之间的密封。隔膜可具有一个垂直于进出口通道的加强板(14)。为了确保在大压力下容器不泄漏，在油/气的一侧具有一个弹性凸缘(16)和迷宫密封(17)。进出口通道是环形间隙(21)。容器只有金属密封。
Description
本发明涉及一个用来运输和长时间储存石油/石油气样品的容器。
在生产石油和石油气的过程中，为了采集样品将自动采样机送入油井。这些样品被输送到运输用的容器里，再把这些容器送到分析实验室中。从油/气分离器中来的样品也被送至该输送容器里以便运到实验室中。某些样品将被保存许多年，因而，对容器的渗漏密封性的要求是很高的。
为了得到标本样品，将该容器清洗、消毒，排出空气是很重要的。为此目的，目前通常使用的容器是以采用水银排出容器里的空气为基础的，当油/气被灌入容器时，就将上述水银排走送到用于收集的预备容器中。现在使用水银时实行了严格的安全措施。把油/气送到运输容器的场地要进行隔离，操作人员必须穿戴特殊的预防事故的服装和气体防毒面具，而且在输送过程之前和之后要对操作人员进行药物测试（尿样）。水银是有毒的，因而这样作带来环境方面的问题，因此研制一种不用水银的，并且不造成分析的油/气样品质量下降的容器，具有很重要的意义。
在挪威862367号专利申请中早已描述了这样的容器。它是一个在其每一侧都具有进出口的中空壳体，该容器分两半部分制成，在其中有一金属隔膜将中空壳体分隔成两个室，该容器可具有一个衬层，将上述隔膜牢固地焊接在衬层的两半部之间，将出口和入口安排在与金属膜垂直的位置上。一开始该膜凸向容器两半部分之一，当油进入时，换向凸向容器的另一边。
这种容器能够用在大约0.5至700巴压力非常宽的范围内。在大约1000巴的压力下测试容器，如挪威862367号专利申请所述，在压力试验时容器出现了渗漏的问题。还有，发现隔膜的材料选择非常重要。当使用钢制的隔膜时，该膜的厚度不得不被减少，否则膜的受控制换向就不能实现。甚至该膜的厚底低于5毫米，隔膜两侧的压差如此之大，以至该容器只能用在从井底采样上。
本发明的目的在于改进这种盛样品的容器，使它能够用于盛装从测试的井或分离器中取得的各种类型的石油/石油气样品，重要的是采用该容器不用水银，样品的分析精度也不降低。本发明的另一个目的在于提供一种在压力变化时保证密封的容器。另外，重要的一点是，相对于环境该膜是惰性的，防渗出的，而且膜两侧的压力差是低的。
通过对该装置的详述可以了解本发明的其它目的，后面的权利要求对本发明作了进一步的说明，这些权利要求体现了本发明的技术特征。
上述样品容器主要由一个球形壳体构成，它包括容器的两半部分，一个固定在容器两半部分边缘上的金属隔膜，该隔膜和容器的两个半部分形状是互补的，它是一个具有一个平面部分的半球形，该平面与容器的进出口通道垂直。该隔膜的边缘在容器两半部分中间形成密封层。该隔膜可以有一个垂直于进出口通道的加强板。上述容器可以用在很宽的压力范围内，压力约为0.5至700巴，因而，该隔膜的换向压力一定不能超过0.5巴。已经发现铅是一种适用于做隔膜/密封用的材料。但也可以采用其它纯净柔软的材料。为了确保容器在很高的压力变化下不泄漏，该容器存放油/气的一侧具有一个弹性密封凸起。该容器只用金属的密封。把进出口通道做成具有环形的间隔，它同加强板一起减尖上述隔膜材料的蠕变。
下面，参照附图1至3将进一步详述本发明的其它特征，其中：
附图1表示容器和阀的局部剖视图。
附图2表示了隔膜的形状。
附图3a表示容器在存放油/气一侧的半球形部分。
附图3b表示在油/气一侧的迷宫密封。
附图3c表示二个在进出口通路里的内栓塞。
附图1表示了容器1的局部剖视图，图上有两个半球形部分2、3和在它们中间的金属膜4。上述两部分由一个外套筒5螺旋联接起来。容器两半部分和隔膜都具有平面部分6、7、8，以便保证隔膜在控制下均匀地换向。已经发现用水/乙二醇的混合液作为容器里的反向介质便于使用。因而在该容器的一侧具有水/乙二醇的进出通道9，在另一侧的同样结构，用于油/气的进出。这些通道与隔膜相垂直，在每一侧有高压阀11。还有，为了测试气密性，容器具有一个可控制的开孔12。
附图中所示的容器具有0.7升的容积，设计压力为750巴，该容器工作压力范围大约0.5至700巴，该容器在压力1125巴下进行压力试验。
用这样的一个容器存储油/气样品，要求隔膜是完全防渗透的，因而选择金属作为隔膜的材料。为了适应很宽范围的样品，对容器的另一个要求是隔膜两侧压力差必须低，即该隔膜材料必须是容易换向的。无论是材料的选择还是该隔膜的结构都对这一点有影响。
附图2表示该隔膜4的结构，它具有一个边缘13和一个平面部分8，相对于两内半球形部分的形状，该隔膜具有与其互补的形状。
上述平面部分将引起隔膜变向的开始，而且造成均匀的变向。上述隔膜具有均匀的厚度，可以有一个加强元件，该元件由在有水/乙二醇一侧的金属板14构成。
因为使用时的压力如此之高，以致需要采用金属密封。该隔膜既有分隔容器两半部分的作用，又有确保容器密封性的功能。
意外发现铅所具有的特性使其非常适于作金属膜的材料。采用一个厚度约为0.7毫米的铅膜，可以获得低到0.1至0.2巴的换向压力，这使容器适用于宽范围的样品。其它纯净的柔软的材料在加工后经过快速常化热处理也可以使用，例如金、银和铝（韧性金属）。
上述隔膜将确保容器的两半部分之间的密封性，附图3a显示出容器在油/气一侧部分3的详细结构，将这部分做成具有一个半球形的内表面，该内表面带有一垂直于进出口通道10的平面部分7，用钢制成的容器半部，带有螺纹15，以便用来同外套筒5（图1）紧固联接。
为了保证容器的两半部分之间所需的密封，在有油/气一侧设有弹性凸缘16和一个迷宫式的密封结构17，这些在附图3b中表示的更详细。该凸缘的偏移受到一个圆环形杆件18的限制，（附图1），该杆件被安装在凸缘底下的一个圆环形沟槽19里。
在杆件和环形沟槽之间有若干个十分之一毫米的空隙量，环形杆件18限制凸缘受压，因此防止凸缘的材料达到屈服点而失去弹性。
一开始，把铅膜制成所要求形状，然后装进油/气侧的那个容器半部2。
由于铅的蠕变性，该膜的直径比容器半球形部分的直径稍微小一点，在组装和压力试验之后，该膜将紧压在容器的内表面上。该膜的边缘13受到大约40吨的、朝向上述迷宫密封的压力，所以隔膜的边缘挤入迷宫17的凹槽里。
当中间夹带铅膜的两容器半部被螺纹联接在一起时，在凸缘16和迷宫密封17之间出现一个数量级为90至100吨的轴向压力。因此，该凸缘所受的压力取决于所述的杆件和槽之间的空隙量（0.15至0.2毫米）。
将凸缘16制成外部比内部高0.1至0.15毫米，在容器的两半部分被螺纹联接起来时，其中一个半部分开始压迫凸缘的顶部，把铅向下挤压进入凹楔型槽20，结果它也被金属填实了。
在压力约为700巴时，容器会膨胀大约0.06毫米，凸缘的两种作用将平衡随压力增加出现的容器膨胀，同时补偿在密封表面上材料的蠕变。
若压力大于1125巴时有一个压力的增量出现，不会使油/气泄漏，但是水/乙二醇将会泄漏。这是因为同把乙二醇和水泵入容器的另一个侧相比，该侧在容器两半部分之间的迷宫密封同凹楔形槽一起形成了一个较好的密封。
为了避免高压下隔膜戳穿的问题，将容器的进出口通道6、7上形成一个圆环形空隙21（附图1），与容器的内部相连接。通过将如附图3c所示的栓塞22装入容器的通道6、7，来构成这个空隙。流体通过开孔23被导入栓塞，随后从开孔24流出，进入圆环形空隙（0.1至0.15毫米），该空隙是由栓塞的外表面和容器通道6、7的内表面限定的。通过这个方法，压力被分散了。圆环形空隙的进出口通路将和隔膜的加强板一起防止隔膜材料的蠕变。为了减少容器的“死体积”，金属过滤件（metallic displacement bodies）25也被安装在进出口通道内。
在装好阀11后，安装容器半部分2（不带迷宫密封的部分），它被旋入外套筒5。阀垂直放置，将乙二醇/水注入中空壳体。将阀安装后，另一带有迷宫密封17的部分3被置于液压下。隔膜压在迷宫密封上，使该膜被挤入迷宫的凹槽中。然后，这部分朝着另一部分，被旋入外套筒，直至获得90至100吨的迷宫密封轴向压力。由于隔膜4的蠕变，至少在24小时之后再旋入一次。随后翻转容器，这样容器上有乙二醇/水的一侧便转到了上边。
将氦（1巴压力）注入容器的油/气的一侧，该隔膜换向，并且当乙二醇/水从阀漏出时停止氦的输入。把阀关闭。在24小时之后，测试从容器内可能发生的气休泄漏量。测试之后，将一个高压泵联到容器上，泵入乙二醇/水，直至压力达到1125巴。这时隔膜又换向回来，将氦排出去。容器保持这个压力0.5小时，为了记录泄漏量，检查压力计。然后压力降到5巴，在这个压力下将容器送到使用者手里。
该容器可接收在0.5至700巴压力范围内的油/气样品。使用时，将该容器安置在取样区域，打开向着油/气一侧的阀门，从水/乙二醇一侧来的压力将与从油/气侧来的压力相抵，因为水/乙二醇被挤出而油/气流入，直到向着水一侧的阀门被打开时，隔膜才开始换向。使用一次后换掉薄膜，并对容器进行如上所述的测试。
这些容器对取样和运输样品都是有用的，而且避免了使用水银。由于所用的隔膜的换向压力较低，该样品容器适于从测试的井和测试的分离器中得到的各种油的样品。这些样品（从油井底采样、井头采样和从分离器采样）可以长时间地存储在该容器中，而弹性凸缘可补偿压力变化，容器将不会泄漏。
Claims (9)
1、专门用于盛装油/气样品的容器(1)，具有一个由两半部分(2、3)组成的有球形内表面的壳体，这两半部分沿它们的周边相互装配结合，在它们之间具有一个金属隔膜(4)，隔膜在壳体的两半部分之间可以换向，而且两半部分壳体的进/出口通道(9、10)与上述隔膜垂直，隔膜和每半个壳体都具有平面部分(6，7，8)，平面部分与各自的通道垂直，其特征在于，在容器的半部分之一(3)之上还具有一个弹性密封凸缘(16)。
2、根据权利要求1所述的容器，其特征在于一个圆环形杆件（18）装在上述凸缘（16）下面的一个圆环形沟槽（19）里，以便限制上述凸缘的偏移。
3、根据权利要求1所述的容器，其特征在于上述凸缘（16）的外部高于其内部。
4、根据权利要求1所述的容器，其特征在于上述密封凸缘（16）具有一个迷宫密封（17），在密封外隔膜（4）的边缘被完全挤入上述迷宫密封的沟槽里，因而完全被固定并阻止隔膜材料的蠕变。
5、根据权利要求1或4所述的容器，其特征在于该隔膜（4）用一种软金属材料制作。
6、根据权利要求1所述的容器，其特征在于该隔膜具有一个圆形金属加强板（14）。
7、根据权利要求1所述的容器，其特征在于上述进/出口通道（9、10）是与上述容器内部相连的环形空隙（21）。
8、根据权利要求1所述的容器，其特征在于过滤器（25）安装在油/气的进/出口通道内。
9、根据权利要求1所述的容器，其特征在于该容只具有金属的密封。
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