CN109737226A - 一种高温高压数字回压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温高压数字回压装置，包括回压阀本体、三通、冷却管、自动回压跟踪泵、回压反馈组件、控制显示器，其中，冷却管包括结构相同的第一冷却管和第二冷却管；回压阀本体通过管线与三通的第一接口连接，三通的第二接口通过管线的连接第一冷却管的一端，三通的第三接口通过管线连接第二冷却管的一端，第一冷却管的另一端通过连接管线连接回压反馈组件，第二冷却管的另一端通过连接管线连接自动回压跟踪泵，回压反馈组件通过通讯线路和排线连接控制显示器,自动回压跟踪泵通过通讯线路和排线连接控制显示器。本发明耐高温高压性能好，高温高压条件下密封性能好，控制精度高，在450℃的温度下能够实现自动回压补偿和数字显示。

Description

一种高温高压数字回压装置

技术领域

本发明涉及矿藏的地层模拟技术领域，尤其涉及一种高温高压数字回压装置。

背景技术

在油气田及煤层气等众多开发领域中，为了提高对被开发资源的开采效率，通常都会对该矿藏的地层，的开采条件和开采效率进行取样从而进行实验研究，对提取的样品进行实验研究时需要恢复当时的地层条件、包括温度和压力，这时就需要一种可以模拟当时地层温度和压力的实验装置，就是我们所发明的高温高压数字回压装置。

对于目前市场上所有的回压装置，包括自动可调节压力的数字回压装置，其实用的的温度范围最高温度不超过200℃，远远不能够满足现代的实验要求，就目前我国稠油开采一般为火烧油层和蒸汽驱替，温度都达到420℃左右，所以常规的回压阀已经不能够满足当前的温度。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术中存在的上述不足之处。

为实现上述目的，本发明提供一种高温高压数字回压装置，包括回压阀本体、第一连接管线、三通、第二连接管线、第三连接管线、冷却管、第四连接管线、自动回压跟踪泵、第五连接管线、回压反馈组件、控制显示器，其中，冷却管包括结构相同的第一冷却管和第二冷却管；

回压阀本体通过第一连接管线与三通的第一接口连接，三通的第二接口通过第二管线的连接第一冷却管的一端，三通的第三接口通过第三管线连接第二冷却管的一端，第一冷却管的另一端通过第五连接管线连接回压反馈组件，第二冷却管的另一端通过第四连接管线连接自动回压跟踪泵，回压反馈组件通过通讯线路和排线连接控制显示器,自动回压跟踪泵通过通讯线路和排线连接控制显示器。

优选地，回压阀本体包括流体入口、流体控制部件、金属蓄能环、金属C型环、流体出口、阀针、螺钉、金属复合密封环、阀体膜片、阀针螺帽、回压介质腔体、回压控制部件、回压介质入口；流体控制部件通过螺钉与回压控制部件连接；回压介质入口通过第一连接管线与三通的第一接口连接；流体控制部件和回压控制部件通过金属蓄能环进行密封；流体控制部件和阀体膜片通过金属C型环进行密封，阀针和阀体膜片通过金属复合密封环和阀针螺帽进行压紧密封，阀针通过螺纹与阀针螺帽连接，阀针螺帽并对金属复合密封环压紧。

优选地，第一冷却管和第二冷却管的结构相同，每个冷却管包括：冷却管左堵头、左密封环、第二密封接头、冷却管体、螺旋管、冷却介质腔体、第三密封接头、右密封环、冷却管右堵头和第一密封压环；冷却管左堵头和冷却管右堵头通过螺纹与冷却管体连接，冷却管体通过左密封环与冷却管左堵头密封，冷却管体通过右密封环与冷却管右堵头密封；螺旋管通过第二密封接头与冷却管左堵头连接，并通过第一密封压环对外界密封，螺旋管通过第三密封接头与冷却管右堵头连接，并通过第一密封压环对外界密封，冷却管体上设置有冷却介质循入口、冷却介质循出口，冷却介质经过冷却介质循入口流入冷却管体，并经过冷却介质循出口流出冷却管体。

进一步优选地，冷却管还包括第一密封接头、第四密封接头和第二密封压环，在第一冷却管中，冷却管左堵头通过第一密封接头连接第二连接管线，并通过第二密封压环密封，冷却管右堵头通过第四密封接头与第五连接管线连接，并通过第二密封压环密封。

进一步优选地，冷却管还包括第一密封接头、第四密封接头和第二密封压环，在第二冷却管中，冷却管左堵头通过第一密封接头连接第三连接管线，并通过第二密封压环密封，冷却管右堵头通过第四密封接头与第四连接管线连接，并通过第二密封压环密封。

优选地，控制显示器的型号为SX-BSU48X。

本发明耐高温高压性能好，高温高压条件下密封性能好，控制精度高，在450℃的温度下能够实现自动回压补偿和数字显示。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种高温高压数字回压装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种回压阀本体的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种阀针、阀体膜片、金属复合密封环和阀针螺帽的位置示意图；

图4为本发明实施例提供的一种冷却管的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种图4的局部放大图；

附图标记说明：

1-回压阀本体，2-第一连接管线，3-三通,4-第二连接管线,5-第三连接管线，6-第一冷却管，7-第二冷却管，8-第四连接管线，9-自动回压跟踪泵，10-第五连接管线，11-回压反馈组件，12-控制显示器；

101-流体入口，102-流体控制部件，103-金属蓄能环，104-金属C型环，105-流体出口，106-阀针，107-螺钉，108-金属复合密封环，109-阀体膜片，110-阀针螺帽，111-回压介质腔体，112-回压控制部件，113-回压介质入口；

601-第一密封接头，602-冷却管左堵头，603-左密封环，604-第二密封接头，605-冷却管体，606-螺旋管，607-冷却介质腔体，608-第三密封接头，609-右密封环，610-冷却管右堵头，611-第四密封接头，612-冷却介质循入口，613-第一密封压环，614-第二密封压环，615-冷却介质循出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1，本发明实施例提供一种高温高压数字回压装置，包括回压阀本体1、第一连接管线2、三通3、第二连接管线4、第三连接管线5、冷却管、第四连接管线8、自动回压跟踪泵9、第五连接管线10、回压反馈组件11、控制显示器12，其中，冷却管包括结构相同的第一冷却管6和第二冷却管7；回压阀本体1通过第一连接管线2与三通3的第一接口连接，三通3的第二接口通过第二管线4的连接第一冷却管6的一端，三通3的第三接口通过第三管线5连接第二冷却管7的一端，第一冷却管6的另一端通过第五连接管线10连接回压反馈组件11，第二冷却管7的另一端通过第四连接管线8连接自动回压跟踪泵9，回压反馈组件11通过通讯线路和排线连接控制显示器12,自动回压跟踪泵9通过通讯线路和排线连接控制显示器12。

在一个示例中，如图2和图3，回压阀本体1包括流体入口101、流体控制部件102、金属蓄能环103、金属C型环104、流体出口105、阀针106、螺钉107、金属复合密封环108、阀体膜片109、阀针螺帽110、回压介质腔体111、回压控制部件112、回压介质入口113。

流体控制部件102通过螺钉107与回压控制部件112连接；回压介质入口113通过第一连接管线2与三通3的第一接口连接；流体控制部件102和回压控制部件112通过金属蓄能环103进行密封；流体控制部件102和阀体膜片109通过金属C型环104进行密封，阀针106和阀体膜片109通过金属复合密封环108和阀针螺帽110进行压紧密封，阀针106通过螺纹与阀针螺帽110连接，阀针螺帽110并对金属复合密封环108压紧。

其中,回压阀本体1的工作情况为：回压介质腔体111内的介质，给予阀体膜片109和阀针螺帽110一个压力，使阀针106下移关闭流体入口101与流体出口105的通道，当流体通过流体入口101进入到流体控制部件102，对阀针106有一个向上的推力，当推力大于回压介质腔体111内的压力时，阀针106在推力的作用下将阀体膜片109顶起来，这样阀针106上移，打开流体入口101与流体出口105的通道，使的流体由流体出口105流出。阀体膜片109被阀针106顶起时，保证回压介质腔体111内的介质与流体控制部件102内的流体不窜流，关键在于回压控制部件112与流体控制部件102之间通过螺钉107紧密连接，从而保证阀体膜片109被紧紧压在金属蓄能环103与金属C型环104之间。其中，图2向右的方向对应图1上移的方向，图2向左的方向对应图1下移的方向。

第一冷却管6和第二冷却管7的结构相同，下面以第一冷却管6为例，结合图4，对冷却管的结构进行介绍。如图4，第一冷却管6包括：冷却管左堵头602、左密封环603、第二密封接头604、冷却管体605、螺旋管606、冷却介质腔体607、第三密封接头608、右密封环609、冷却管右堵头610、冷却介质循环口612和第一密封压环613。

冷却管左堵头602和冷却管右堵头610通过螺纹与冷却管体605连接，冷却管体605通过左密封环603与冷却管左堵头602密封，冷却管体605通过右密封环609与冷却管右堵头610密封；螺旋管606通过第二密封接头604与冷却管左堵头602连接，并通过第一密封压环613对外界密封，螺旋管606通过第三密封接头608与冷却管右堵头610连接，并通过第一密封压环613对外界密封。

其中，第一冷却管6的作用是：将从回压阀本体1中输出的热介质冷却后，传导给回压反馈组件11使其不至于受到过高的温度而损坏。第二冷却管7，通过连接管线8，与自动回压跟踪泵9连接，其中第二冷却管7的作用是：将从回压阀本体1中输出的热介质冷却后，传导给自动回压跟踪泵9使其不至于受到过高的温度而损坏，回压自动跟踪泵9和回压反馈组件11，通过通讯线路和排线与控制显示器12连接。

图5为图4中螺旋管606左侧的连接情况的局部放大图，下面以螺旋管606左侧的连接情况为例进行说明：

在图4和图5中，第一冷却管6还包括第一密封接头601、第四密封接头611和第二密封压环614，在所述第一冷却管6中，所述冷却管左堵头602通过所述第一密封接头601连接所述所述第二连接管线4，并通过所述第一密封压环613密封，所述冷却管右堵头610通过所述第四密封接头611与所述第五连接管线10连接，并通过第二密封压环614密封。图4中，螺旋管606左侧的连接情况和螺旋管606右侧的连接情况是对称的，在螺旋管606右侧，冷却管右堵头610通过密封压环连接第五连接管线10。

第二冷却管7和第一冷却管6的结构相同，只是所连接的管线不同，在第二冷却管7中，所述冷却管左堵头602通过所述第一密封接头601连接所述所述第三连接管线5，并通过第一密封压环613密封，所述冷却管右堵头610通过所述第四密封接头611与所述第四连接管线8连接，并通过第二密封压环614密封。

下面阐述第一冷去管6或第二冷却管7的工作状态，以第一冷去管6为例：冷却介质由冷却介质循环入口612进入到冷却介质腔体607，对螺旋管606内的热介质进行冷却，螺旋管606内的热介质，是由于回压阀本体1受到高温后，其内的热介质通过第一连接管线2、三通3以及第二连接管线4、第三连接管线5进入到螺旋管606内，606内冷却后的介质通过第四连接管线8和第五连接管线10，分别进入到回压自动跟踪泵9和回压反馈组件11，而冷却介质腔体607内的冷却介质，经过冷却介质循环出口615流出冷却介质腔体607。其中，冷却介质循入口612、冷却介质循出口615，分别与冷却管体605通过焊接连接。

在一个示例中，控制显示器12的型号为SX-BSU48X，其作用是：通过软件控制给自动回压跟踪泵9输入一个命令值，预先给回压阀本体1注入一个定值的压力，而回压反馈组件11的作用是：检测并反馈回压阀本体1中的压力数值给控制显示器12，如果回压反馈组件11，所反馈给控制显示器12的数值小于回压阀本体1预先的压力值时，自动回压跟踪泵9将自动给回压阀本体1补填压力值到预设值，如果回压反馈组件11，所反馈给控制显示器12的数值大于回压阀本体1预先的压力值时，自动回压跟踪泵9将自动退泵给回压阀本体1降低压力值到预设值。

目前市场上已有的回压装置耐高温性能都集中在200℃以下，尤其数字回压装置的耐高温性能更是在120℃以下，很难满足目前稠油的开采，尤其是蒸汽驱替时回压装置的温度要求，蒸汽驱替时过热蒸汽会在420℃左右，相对于现有的装置，本发明提供的高温高压数字回压装置有以下几点优势：

(1)耐高温高压性能好：该回压装置的核心回压阀本体1，设计材料为316L材质，其中密封方式都采用耐高温的金属或金属复合材料，在选材上使得回压阀本体1的耐高温性能在450℃左右，耐高压性能在50MPa，而整个数字回压装置，由于在回压阀本体1和自动回跟踪泵9以及回压反馈组件11，之间增加了第一冷却管6和第二冷却管7，使得过热价值急速冷却，不会损坏控制电器部件，从而使得整个回压装置的耐高温性能提高，可以再450℃的高温环境和50MPa高压环境下正常工作。

(2)高温高压条件下密封性能好：该发明的密封性能主要体现在其核心部件回压阀本体1上，由于回压阀本体1的密封形式，选用的是金属蓄能环103和金属C型环104双重密封，金属蓄能环103和金属C型环104的耐高温性能在450℃左右，而金属蓄能环103和金属C型环104本身在高压介质环境下，会随介质压力的大小膨胀，不会因为挤压力而变形或压扁失去密封效果。

(3)在450℃的温度下能够实现自动回压补偿和数字显示：由于在该发明装置回路中，增加了第一冷却管6和第二冷却管7，使得回压阀本体1内的热介质在流进冷却管内进行冷却，温度回降至50℃以下，从而对发明装置的控制部分进行保护，不至于受到高温而破坏。其中第一冷却管6和第二冷却管7内部循环冷却介质，热流体从螺旋管通过冷却管，螺旋管增加了热介质的冷却效果。

(4)高温高压下控制精度高：该发明装置的核心回压阀本体1，的核心作用部件阀体膜片109的材质为316L的圆形薄片，其厚度为0.2mm，其耐高温高压性能好，弹性较好，因此在受压后极易发生弹性变形，也极易恢复形变，所以控制精度较高,而常规回压装置中，回压介质入口8与回压介质入口9的通道，通过一种非金属膜片6密封，其膜片耐高温性能较低一般为200℃，而且膜片较厚，不易发生弹性形变,开启的灵敏度较低。

表1为430℃下各给定回压值下的开启表，从图1中可以看出，在设置不同的开启值时，回压系统会在设置值附近自动开启。五幅图是为了表明这套回压系统的灵敏性较高。

下面的表为表1：

表1

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高温高压数字回压装置，其特征在于，包括回压阀本体、第一连接管线、三通、第二连接管线、第三连接管线、冷却管、第四连接管线、自动回压跟踪泵、第五连接管线、回压反馈组件、控制显示器，其中，所述冷却管包括结构相同的第一冷却管和第二冷却管；

所述回压阀本体通过所述第一连接管线与所述三通的第一接口连接，所述三通的第二接口通过所述第二管线的连接所述第一冷却管的一端，所述三通的第三接口通过所述第三管线连接所述第二冷却管的一端，所述第一冷却管的另一端通过所述第五连接管线连接所述回压反馈组件，所述第二冷却管的另一端通过所述第四连接管线连接所述自动回压跟踪泵，所述回压反馈组件通过通讯线路和排线连接所述控制显示器,所述自动回压跟踪泵通过通讯线路和排线连接所述控制显示器。

2.根据权利要求1所述的高温高压数字回压装置，其特征在于，所述回压阀本体包括流体入口、流体控制部件、金属蓄能环、金属C型环、流体出口、阀针、螺钉、金属复合密封环、阀体膜片、阀针螺帽、回压介质腔体、回压控制部件、回压介质入口；

所述流体控制部件通过螺钉与回压控制部件连接；所述回压介质入口通过第一连接管线与三通的第一接口连接；所述流体控制部件和回压控制部件通过所述金属蓄能环进行密封；所述流体控制部件和所述阀体膜片通过所述金属C型环进行密封，所述阀针和所述阀体膜片通过所述金属复合密封环和所述阀针螺帽进行压紧密封，所述阀针通过螺纹与所述阀针螺帽连接，阀针螺帽并对所述金属复合密封环压紧。

3.根据权利要求1所述的高温高压数字回压装置，其特征在于，所述第一冷却管和所述第二冷却管的结构相同，每个冷却管包括：冷却管左堵头、左密封环、第二密封接头、冷却管体、螺旋管、冷却介质腔体、第三密封接头、右密封环、冷却管右堵头和第一密封压环；

所述冷却管左堵头和冷却管右堵头通过螺纹与冷却管体连接，冷却管体通过左密封环与冷却管左堵头密封，冷却管体通过右密封环与冷却管右堵头密封；所述螺旋管通过第二密封接头与冷却管左堵头连接，并通过第一密封压环对外界密封，所述螺旋管通过第三密封接头与冷却管右堵头连接，并通过第一密封压环对外界密封，所述冷却管体上设置有冷却介质循入口、冷却介质循出口，冷却介质经过所述冷却介质循入口流入所述冷却管体，并经过所述冷却介质循出口流出所述冷却管体。

4.根据权利要求3所述的高温高压数字回压装置，其特征在于，所述冷却管还包括第一密封接头、第四密封接头和第二密封压环，在所述第一冷却管中，所述冷却管左堵头通过所述第一密封接头连接所述所述第二连接管线，并通过所述第二密封压环密封，所述冷却管右堵头通过所述第四密封接头与所述第五连接管线连接，并通过第二密封压环密封。

5.根据权利要求3所述的高温高压数字回压装置，其特征在于，所述冷却管还包括第一密封接头、第四密封接头和第二密封压环，在所述第二冷却管中，所述冷却管左堵头通过所述第一密封接头连接所述所述第三连接管线，并通过第二密封压环密封，所述冷却管右堵头通过所述第四密封接头与所述第四连接管线连接，并通过第二密封压环密封。

6.根据权利要求1所述的高温高压数字回压装置，其特征在于，所述控制显示器的型号为SX-BSU48X。