CN110080735A - 一种用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置及密封方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于稠油热采试验装置技术领域，公开了一种用于稠油热采实验中的方形内胆模型的高温高压密封装置及密封方法，所述用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置设置有筒体；筒体上下两端均设置有釜盖，筒体上下两端与釜盖之间均夹设有密封组件；密封组件包括内垫圈和外垫圈，以及夹设在内垫圈和外垫圈之间的O型圈。本发明结构简单，通用性好，内置模型，尤其是在围压环境下的内置模型的密封形式均可以采用本发明的技术，无论在低温低压还是高温高压环境下均能满足密封需要，适用于新型方形内胆模型，尤其适合薄壁结构的内置模型的密封形式，提升了内置模型的压力传递效率。

Description

一种用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置及密封方法

技术领域

本发明属于稠油热采试验装置技术领域，尤其涉及一种用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置及密封方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：目前的油藏物理模型，主要靠密封压紧垫片或者石墨垫片等通过完全的螺栓压紧实现密封；传统的稠油热采实验中，方形内胆模型作为主要实验内容的发生场合，往往被设计得非常厚重，这样设计的原因是方形内胆模型放置在高压舱内，当高压舱加压后将会对方形内胆模型形成较高的压力，模型足够厚可以保持密封面不变形，如果模型的壁厚不够，容易发生结构破坏等现象。

在新型的稠油热采实验装置中，方形内胆被创造性地设置成比较轻薄的形式，在新型实验装置中，可以从高压舱外对方形模型内部进行增压，这样在实验过程中，由于内胆模型内外压力的相互抵消，并且模型壁受到的等效压力不会超过材料的许用应力，内部的油藏模型刚好承受外部压力，将上覆岩层压力很好的模拟出来。

综上所述，现有技术存在的问题：

传统模型密封靠螺栓的预紧力作用实现密封垫片的密封，壁厚的减小会产生模型内外压差，模型的边界变形会导致密封面不平整，初始密封失效，导致密失败，模型内外合力的共同作用形成一个合力矩作用于模型的密封端面，使得内胆模型的密封不够严密。

在传统稠油热采实验装置中，模型壁厚较厚，很难模拟出高压舱的围压效果，并且模型采用密封垫片式密封，模型稍有变形，即刻密封失效。

解决上述技术问题的难度：

本发明提出的采用O型圈复合密封垫片的密封结构和较薄的模型侧壁，可以更真实的模拟地层压力，同时在小的变形条件下O型圈密封，后期通过密封垫片密封，密封结构更可靠。本发明的复合式O型圈结合密封垫片结构，要求模型的密封面加工的光洁度和平整度较高，一旦密封，即可实现自密封。

解决上述技术问题的意义：

通过高压舱的围压作用，在密封条件下，内胆模型密封面越压越紧，密封可靠，并且能模拟出实际地层的上覆岩层压力，可以将油层物理模型的弹性能模拟出来。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置及密封方法。

本发明是这样实现的，一种用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置设置有：

筒体；

筒体上下两端均设置有釜盖，筒体上下两端法兰与釜盖之间均设有密封组件；

密封组件布置在筒体的上下密封槽内，内侧是密封垫片，外侧符合O型圈，密封件和筒体法兰通过自身的沟槽定位，筒体上下两端通过螺纹孔和通孔中的螺栓连接。

密封组件包括内垫圈和外垫圈，以及夹设在内垫圈和外垫圈之间的O型圈。

进一步，筒体上端焊接有上法兰，上釜盖通过第一紧定螺栓与上法兰连接，筒体下端焊接有下法兰，下釜盖通过第二紧定螺栓与下法兰连接。

本发明的另一目的在于提供一种用于稠油热采中方形内胆模型的密封方法，所述用于稠油热采中方形内胆模型的密封方法包括：

在筒体上下端与釜盖之间均采用内垫圈、O型圈、外垫圈的排布形式进行密封，将上釜盖通过第一紧定螺栓与上法兰连接固定，下釜盖通过第二紧定螺栓与下法兰连接固定；

在高温高压的环境下，筒体内外压力差作用于筒体密封端面形成合力矩，当内部压力高于外部压力时，合力矩促使外垫圈向内挤压形成良好密封，当内部压力小于外部压力时，合力矩促使内垫圈向外挤压形成良好密封。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

1、本发明结构简单，通用性好，内置模型，尤其是在围压环境下的内置模型的密封形式均可以采用本发明所述技术。

2、本发明无论在低温低压还是高温高压环境下均能满足密封需要，可以模拟深部地层实验和深海实验。

3、本发明适用于新型方形内胆模型，尤其适合薄壁结构的内置模型的密封形式，更加真实的模拟的地层条件下的岩石骨架压力。

4、通过圆形高压舱体承受大的压力实现方形模型的较好的受力效果，同时减少了内胆模型的壁厚，相比厚壁物理模型，操作更加便捷。

目前的油藏物理模型，主要靠密封压紧垫片或者石墨垫片等通过完全的螺栓压紧实现密封，本发明通过O型圈密封，进入高压仓环境后，在高压舱压力作用下实现自动压紧密封，不依赖众多的螺栓压紧，是一种自密封结构，方形内胆模型是稠油热采实验装置的核心组件。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的密封组件结构示意图；

图中：1、第一紧定螺栓；2、上釜盖；3、上法兰；4、筒体；5、下法兰；6、第二紧定螺栓；7、下釜盖；8、O型圈；9、外垫圈；10、内垫圈；11、密封组件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置设置有筒体4；

筒体4上下两端均设置有釜盖，筒体4上下两端与釜盖之间均夹设有密封组件11；密封组件11包括内垫圈10和外垫圈9，以及夹设在内垫圈10和外垫圈9之间的O型圈8。

作为优选，筒体4上端焊接有上法兰3，上釜盖2通过第一紧定螺栓1与上法兰3连接，筒体4下端焊接有下法兰5，下釜盖7通过第二紧定螺栓6与下法兰5连接。

本发明实施例提供的用于稠油热采中方形内胆模型的密封方法包括：

在筒体4上下端与釜盖之间均采用内垫圈10、O型圈8、外垫圈9的排布形式进行密封，将上釜盖2通过第一紧定螺栓1与上法兰3连接固定，下釜盖7通过第二紧定螺栓6与下法兰5连接固定；

在高温高压的环境下，筒体4内外压力差作用于筒体密封端面形成合力矩，当内部压力高于外部压力时，合力矩促使外垫圈9向内挤压形成良好密封，当内部压力小于外部压力时，合力矩促使内垫圈10向外挤压形成良好密封。

本发明针对的是新型稠油实验装备的方形内胆模型密封，这种方形内胆模型的壁厚相比较传统模型要更薄，导致模型内外压力的传导效果更加明显，在低温低压的环境下，O型圈密封作为一种传统密封形式已被证明具有相当的可靠性；在高温高压的环境下，首先O型圈容易发生软化和破坏最终失去密封效果，再由于模型内外压力差作用于模型密封端面形成合力矩，加速了密封结构的溃败，本发明采用的双垫圈夹O型圈的密封形式很好地解决了这个问题，当内部压力高于外部压力时，合力矩促使外垫圈向内挤压形成良好密封，当内部压力小于外部压力时，合力矩促使内垫圈向外挤压形成良好密封。这样，本发明实现了新型方形内胆模型在高温高压下的密封。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置，其特征在于，所述用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置设置有：

筒体；

密封组件布置在筒体的上下密封槽内，内侧是密封垫片，外侧符合O型圈，密封件和筒体法兰通过自身的沟槽定位，筒体上下两端通过螺纹孔和通孔中的螺栓连接。

2.如权利要求1所述的用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置，其特征在于，所述密封组件包括内垫圈和外垫圈，以及夹设在内垫圈和外垫圈之间的O型圈。

3.如权利要求1所述的用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置，其特征在于，所述筒体上端焊接有上法兰，上釜盖通过第一紧定螺栓与上法兰连接，筒体下端焊接有下法兰，下釜盖通过第二紧定螺栓与下法兰连接；

筒体上下两端均设置有釜盖，筒体上下两端与釜盖之间均夹设有密封组件。

4.一种利用如权利要求1-3所述的用于稠油热采中方形内胆模型的密封装置的用于稠油热采中方形内胆模型的密封方法，其特征在于，所述用于稠油热采中方形内胆模型的密封方法包括：

在筒体上下端与釜盖之间均采用内垫圈、O型圈、外垫圈的排布形式进行密封，将上釜盖通过第一紧定螺栓与上法兰连接固定，下釜盖通过第二紧定螺栓与下法兰连接固定；

在高温高压的环境下，筒体内外压力差作用于筒体密封端面形成合力矩，当内部压力高于外部压力时，合力矩促使外垫圈向内挤压形成良好密封，当内部压力小于外部压力时，合力矩促使内垫圈向外挤压形成良好密封。