CN110107253A - 用于高温高压岩心流动实验的回压阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀，包括：阀体的内部为阶梯结构，侧面设有流体入口，阀体上设有备压加压口，备压加压口处设有第一阶梯；活塞设于阀体内部，呈一端开口的凸型结构，其小端处设有球套，其大端填充橡胶块，活塞处设有第二阶梯；阀盖与凸型结构的大端配合连接，阀盖设有通孔；密封球设于球套内，球套带动密封球前进或后退；端盖设于活塞的凸型结构的小端外，与阀体连接，端盖上设有流体出口，流体出口与流体入口相对，端盖内设有球窝，与密封球密封。其优点在于：采用球形密封方式，打开压差极小，提高回压阀的灵敏度和控制精度，并能在高温高压条件下长期使用，并具有极小的死体积，流体适应性广。

Description

用于高温高压岩心流动实验的回压阀

技术领域

本发明涉及油气田开发实验领域，更具体地，涉及一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀。

背景技术

回压阀是高温高压岩心流动实验装置中的重要组成部分。通过设定回压阀的开启压力，可以在流体流出端压力高于此设定压力时，回压阀自动打开，但不会泄掉出口压力；而如流体出口压力低于设定压力，则回压阀会处于关闭状态。这种在设定压力下的自动开关可以控制岩心流动实验过程流体产出端的压力始终保持在一定数值，以此模拟实验过程中的地层孔隙压力或井底压力。

现有回压阀主要有片状密封回压阀和针式回压阀两大类，其中片状密封回压阀使用过程中膜片会发生塑性形变而失效，造成使用寿命短，并且拆装比较复杂，此外，死体积较大也是该种回压阀的一个不足，所以使用的越来越少。针式回压阀是目前应用最多的回压阀类型，又分为采用膜片拉动针阀控制阀门的开关和利用活塞驱动阀针开启和关闭阀门。比如2014年7月9日公开的专利《一种超高温高压回压阀》，申请号为CN201410157897，这是一种依靠合金膜片拉动阀针运动的回压阀。该专利主要由上阀体、下阀体、超高压气室体、合金膜片、水平流体通道、垂直流体通道、中心孔、阀针组成，该专利的主要特点是采用多级组合软密封以适应较高压力下使用，采用合金膜片拉动阀针上下实现开启和关闭。这类回压阀的主要问题在于存在灵敏度不够，比如当流动压力大于设定压力较高数值时阀门仍然不能打开，而一旦打开，流动压力低于有效压力又不能及时关闭，造成整个流动实验过程压力波动过大，此外，合金膜片还存在容易被拉力撕裂开裂导致回压阀失效等易发问题。高压条件下阀针使用寿命短、在高温高压条件下可靠性差等缺点。也有利用活塞驱动针阀的回压阀，这种阀门相对上述两种回压阀在灵敏度控制方面有了较好的改进。比如2014年5月14日公开的专利《回压阀》，申请号为CN201320626368，就是将阀针与活塞连接，通过推动活塞带动阀针开启或关闭阀门。这种阀门也存在针阀打开压力过大和高压下重复性较差的不足。

因此，有必要开发一种密封效率、灵敏度和精度较高，死体积小的回压阀，用于高温高压岩心流动实验。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其能够通过球形密封的方式，实不仅提高了密封效率，还极大地提高回压阀控制压力的林敏度和精度，保证了岩心流动实验过程中的压力稳定。

根据本发明的一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀，包括：

阀体，所述阀体的内部为阶梯结构，所述阀体侧面设有流体入口，所述阀体上还设有备压加压口，所述备压加压口处设有第一阶梯；

活塞，所述活塞设置于所述阀体内部，呈一端开口的凸型结构，所述凸型结构的小端处设有球套，所述凸型结构的大端填充橡胶块，所述活塞处设有第二阶梯；

阀盖，所述阀盖与所述凸型结构的大端处配合连接，所述阀盖中间设有通孔；

密封球，所述密封球设置于所述球套内，所述球套能够带动所述密封球前进或后退；

端盖，所述端盖设置于所述活塞的凸型结构的小端外侧，与所述阀体连接，所述端盖上设有流体出口，所述流体出口与所述流体入口相对，所述端盖的内侧设有球窝，与所述密封球进行密封。

优选地，所述回压阀还包括：

第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述端盖和所述阀体之间。

优选地，所述第一密封圈为两组V型密封圈。

优选地，所述回压阀还包括：

第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述第二阶梯处。

优选地，所述密封球的材质是陶瓷、蓝宝石或轴承钢。

优选地，所述端盖通过第一内六角螺钉与所述阀体相连。

优选地，所述回压阀的第一阶梯处卡接在托架上，通过第二内六角螺钉与托架固定连接，将所述回压阀固定在实验流程或实验台架上。

优选地，所述阀盖的通孔与备压加压口通过压力通道连通。

优选地，备压加压装置连接至所述备压加压口。

优选地，岩心流动实验装置连接至所述流体入口。

根据本发明的一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其优点在于：回压阀采用球形密封方式，打开压差极小，提高回压阀的灵敏度和控制精度，并能在高温高压条件下长期使用，并具有极小的死体积，流体适应性广。

本发明的回压阀具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀的结构示意图。

附图标记说明：

1、阀体；2、阀盖；3、活塞；4、陶瓷球；5、端盖；6、第一密封圈；7、第一内六角螺钉；8、橡胶块；9、第二密封圈；10、托架；11、第二内六角螺钉；12、球套；13、备压加压口；14、流体入口；15、流体出口。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明的一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀，包括：

阀体，阀体的内部为阶梯结构，阀体侧面设有流体入口，阀体上还设有备压加压口，备压加压口处设有第一阶梯；

活塞，活塞设置于阀体内部，呈一端开口的凸型结构，凸型结构的小端处设有球套，凸型结构的大端填充橡胶块，活塞处设有第二阶梯；

阀盖，阀盖与凸型结构的大端处配合连接，阀盖中间设有通孔；

密封球，密封球设置于球套内，球套能够带动密封球前进或后退；

端盖，端盖设置于活塞的凸型结构的小端外侧，与阀体连接，端盖上设有流体出口，流体出口与流体入口相对，端盖的内侧设有球窝，与密封球进行密封。

阀体内部设计成阶梯结构，可以有效减小阀体内部的体积，死体积小，采用活塞密封方式，重复性好。

回压阀采用球形密封方式，打开压差极小，提高回压阀的灵敏度和控制精度。

其中，阀盖可以通过丝扣拧在活塞上，阀盖通过拧紧可以挤压橡胶块，橡胶块的作用起到稳定回压的作用。

作为优选方案，回压阀还包括：

第一密封圈，第一密封圈设置于端盖和阀体之间。

其中，第一密封圈为两组V型密封圈，两组V型密封圈可以满足高温高压条件下使用，该密封圈可以在大于100MPa，150℃以上的环境中长期使用。

作为优选方案，回压阀还包括：

第二密封圈，第二密封圈设置于第二阶梯处。

其中，第二密封圈可以是两组V型密封圈，密封圈不局限在V型密封圈，可以是任何能够耐高温耐高压的密封圈。

第二密封圈对整个阀体起到密封作用，能够有效降低开启压差。

作为优选方案，密封球的材质是陶瓷、蓝宝石或轴承钢。

其中，密封球可以随着活塞移动，也可以在球窝内转动，且不能自由脱落。密封球外设有球套，球套能够在回压阀关闭时起到密封的作用。

采用陶瓷、蓝宝石或轴承钢材料支撑的密封球具有较高的硬度和抗磨性，增加回压阀的使用寿命。

作为优选方案，端盖通过第一内六角螺钉与阀体相连。端盖与阀体的连接不限于内六角螺钉，可以是本领域技术人员能够想到的任意一种固定连接方式。

通过第一内六角螺钉紧固挤压第一密封圈，实现活塞的密封，密封性能好，能够降低开启压差。

作为优选方案，回压阀的第一阶梯处卡接在托架上，通过第二内六角螺钉与托架固定连接，将回压阀固定在实验流程或实验台架上。托架与阀体的连接不限于内六角螺钉，可以是本领域技术人员能够想到的任意一种固定连接方式。

在托架上将回压阀固定，便于连接各设备，提高实验的稳定性。

作为优选方案，阀盖的通孔与备压加压口通过压力通道连通。

其中，备压加压装置连接至备压加压口。

作为优选方案，岩心流动实验装置连接至流体入口。

其中，流体入口位于阀体侧面，流体作用于活塞端面，当流体压力大于备压加压口设定的压力时，活塞带着密封球向左移动，此时密封球与球套之间出现间隙，流体经由流体出口流出。

其中，流体介质可以是油、气、水等多种介质。

本发明的回压阀控制精度可达到大于等于设定压力±0.01MPa，最高工作压力可达到100MPa以上，耐温性好，可以直接放于加热装置中使用。

实施例

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀的结构示意图。

如图1所示，本实施例的一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀，包括：

阀体1，阀体1的内部为阶梯结构，阀体1侧面设有流体入口14，阀体1上还设有备压加压口13，备压加压口13处设有第一阶梯；

活塞3，活塞3设置于阀体1内部，呈一端开口的凸型结构，凸型结构的小端处设有球套，凸型结构的大端填充橡胶块8，活塞3处设有第二阶梯；

阀盖2，阀盖2与凸型结构的大端处配合连接，阀盖2中间设有通孔；

陶瓷球4，陶瓷球4设置于球套内，球套能够带动陶瓷球4前进或后退；

端盖5，端盖5设置于活塞3的凸型结构的小端外侧，与阀体1连接，端盖5上设有流体出口15，流体出口15与流体入口14相对，端盖5的内侧设有球窝，与陶瓷球4进行密封。

阀盖2可以通过丝扣拧在活塞3上，阀盖2通过拧紧可以挤压橡胶块8，橡胶块8的作用起到稳定回压的作用。

第一密封圈6设置于端盖5和阀体1之间，第一密封圈6为两组V型密封圈。

第二密封圈9设置于第二阶梯处，第二密封圈9是两组V型密封圈。

端盖5通过第一内六角螺钉7与阀体1相连，回压阀的第一阶梯处卡接在托架10上，通过第二内六角螺钉11与托架10固定连接。

阀盖1的通孔与备压加压口13通过压力通道连通，备压加压装置连接至备压加压口13，岩心流动实验装置连接至流体入口14。

使用上述回压阀按照以下步骤进行操作：

将回压阀的备压加压口13与备压加压装置连接，将岩心流动实验装置与回压阀的流体入口14相连；

启动岩心流动实验，待回压阀的流体出口15有产出液流出时，缓慢增加回压阀的备压压力，流体会停止流出，当流体压力高于备压压力时，流体会流出；

按照上步逐步将压力提高至预定的实验压力，保持备压加压装置的压力不变，或者在回压阀的备压加压口与备压加压装置之间设置一个阀门，就可以保证回压阀的稳定使用。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。

Claims (10)

1.一种用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体的内部为阶梯结构，所述阀体侧面设有流体入口，所述阀体上还设有备压加压口，所述备压加压口处设有第一阶梯；

活塞，所述活塞设置于所述阀体内部，呈一端开口的凸型结构，所述凸型结构的小端处设有球套，所述凸型结构的大端填充橡胶块，所述活塞处设有第二阶梯；

阀盖，所述阀盖与所述凸型结构的大端处配合连接，所述阀盖中间设有通孔；

密封球，所述密封球设置于所述球套内，所述球套能够带动所述密封球前进或后退；

端盖，所述端盖设置于所述活塞的凸型结构的小端外侧，与所述阀体连接，所述端盖上设有流体出口，所述流体出口与所述流体入口相对，所述端盖的内侧设有球窝，与所述密封球进行密封。

2.根据权利要求1所述的用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其中，所述回压阀还包括：

第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述端盖和所述阀体之间。

3.根据权利要求2所述的用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其中，所述第一密封圈为两组V型密封圈。

4.根据权利要求1所述的用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其中，所述回压阀还包括：

第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述第二阶梯处。

5.根据权利要求1所述的用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其中，所述密封球的材质是陶瓷、蓝宝石或轴承钢。

6.根据权利要求1所述的用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其中，所述端盖通过第一内六角螺钉与所述阀体相连。

7.根据权利要求1所述的用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其中，所述回压阀的第一阶梯处卡接在托架上，通过第二内六角螺钉与托架固定连接，将所述回压阀固定在实验流程或实验台架上。

8.根据权利要求1所述的用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其中，所述阀盖的通孔与备压加压口通过压力通道连通。

9.根据权利要求8所述的用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其中，备压加压装置连接至所述备压加压口。

10.根据权利要求1所述的用于高温高压岩心流动实验的回压阀，其中，岩心流动实验装置连接至所述流体入口。