CN202710537U - 一种高压气体试验动力源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压气体测试检验动力源装置，是集机、电、气及控制软件为一体的超高压气体试验动力源装置，由压缩空气气源装置、氮气制备装置、氮气一级增压装置、氮气二级增压装置、气体流量检测装置、气体回收和卸压装置、中压储气罐、高压储气罐、回收缓冲罐、数据采集与控制装置等多个子装置协调配套组成。本实用新型技术方案与现有技术相比，输出氮气压力可在35.0MPa以上；氮气回收与卸压装置能够实现60%以上的氮气回收率，卸压过程中噪声低于70dB；该动力源装置结构设计简单、紧凑，采用计算机数据采集与控制装置，利用PLC模块的输出端发出对各个执行元件的控制输出，为实验装置提供可靠的实验动力，该动力源装置结构简单、紧凑，操作简单方便。

Description

一种高压气体试验动力源装置

技术领域

本实用新型涉及采油工程中用于气体注采模拟控制实验的一种高压气体试验动力源装置。 

背景技术

随着采油开发中进行注CO₂先导性试验，虽然取得了较好的驱油效果，但只能实现CO₂单层注入，并且注入工具未实现国产化，大部分由国外引进，投入成本较高，并且在试验过程中还存在着管柱密封效果差的技术难点。随着注气驱技术领域的不断扩大和研究的不断深入，现有设备仅能满足常规技术的研究需要，在气体密封及配套技术的深入研究方面仍存在实验方法及手段落后等问题，严重影响实验及注入效率。 

发明内容

为了提高注CO₂驱油试验中井下注采管柱的密封性，提高注CO₂驱油效率，本实用新型提供一种高压气体试验动力源装置。该装置集机、电、气及控制软件为一体，为高压气密封装置提供可靠的动力支撑，保证试件的密封性能实验可靠性，提高注CO₂驱油实验效率。 

本实用新型的技术方案是：一种高压气体试验动力源装置，由压缩空气气源装置、氮气制备装置、氮气一级增压装置、中压储气罐、氮气二级增压装置、高压储气罐、回收缓冲罐、气体流量检测装置、气体回收和卸压装置通过高压管线和各种阀门连接组成，还包括数据采集与控制装置，其中，所述的氮气制备装置经球阀与所述的氮气一级增压装置连接，氮气一级增压装置依次通过高压管线与压力传感器、另一球阀、过滤器、单向阀及氮气一级增压泵连接，氮气一级增压泵再通过压力管线依次连接另一过滤器、安全溢流阀、另一单向阀及球阀与中压储气罐连接，中压储气罐经另一压力传感器、另一安全溢流阀、 压力表及另一球阀与氮气二级增压装置连接； 

所述的氮气二级增压装置通过高压管线与压缩空气源装置连接，而压缩空气源装置通过高压管线依次连接另一过滤器、调压阀、另一压力表、另一压力传感器和电磁阀与气动增压泵连接，而气动增压泵再通过高压管线依次连接安全阀、另一压力表、另一压力传感器及球阀与高压储气罐连接；而上述的中压储气罐还通过高压管线依次与另一过滤器、另一球阀和另一压力表及气动增压泵连接； 

所述的气体流量检测装置中置有被检测对象，被检测对象通过高压管线依次经球阀、压力传感器、气体流量计、过滤器、单向阀同时连接回收冲罐罐及泄压装置连接； 

此外，中压储气罐依次连接压力表、压力传感器、密封控制阀、过滤器、安全溢流阀，压力表、压力传感器及球阀与气体流量检测装置连接；气体流量检测装置经阀门与回收缓冲罐连接；同时，中压罐经气体增压供气阀与氮气二级增压装置连接，氮气二级增压装置经密封控制阀连接回收缓冲罐； 

所述的气体回收和泄压装置与气体流量检测装置中试件连接，气体流量检测装置内包括经高压阀、压力表、压力传感器及单向阀与回收缓冲罐连接，回收缓冲罐经单向阀及高压阀与氮气二级增压装置连接，氮气二级增压装置再经单向阀及球阀与高压储气罐连接；此外，回收缓冲罐还经高压阀及球阀连接排空口。图6所示。 

所述的氮气一级增压装置的输出压力大于15MPa，输出流量与氮气制备装置的供气量相匹配；所述的氮气二级增压装置的输出压力大于30MPa。 

所述的中压储气罐的额定工作压力不小于16MPa，高压储气罐的额定工作压力不小于30MPa，所述的回收缓冲储气罐的额定工作压力不小于16MPa。 

 [0011]  本实用新型的有益效果是：该动力源装置是集机、电、气及控制软件为一体的超高压气体试验动力源装置，输出氮气压力可在35.0MPa以上，为实验装置提供可靠的实验动力，卸压过程中噪声低于70dB；并且采用计算机数据采集与控制装置，利用PLC模块的输出端发出对各个执行元件的控制输出；该动力源装置结构简单、紧凑，操作简单方便，可为实验装置提供可靠的实验动力。

附图说明

  图1为本实用新型的组成简图； 

图2为图1中序号2、3、4、5间连接示意图；

图3为图1中序号1、4、5、6间连接示意图；

图4为图1中序号7、10、11间连接示意图； 

图5为图1中序号4、5、7、9间连接示意图；

图6为图1中序号5、6、7、10、11间连接示意图；

图7 为数据采集与控制装置原理图。

图中  1-气源装置，2-氮气制备装置，3-氮气一级增压装置，4-中压储气罐，5-氮气二级增压装置，6-高压储气罐，7-回收缓冲罐，9-气体流量检测装置，10-检测对象，11-气体回收和卸压装置，12-球阀，13-单向阀，14-高压阀，15-压力传感器，16-过滤器，17-安全溢流阀，18-压力表，19-调压阀，20-电磁阀，21-安全阀，22-气体流量计传感器，23-密封控制阀，24-缓冲罐充气阀24，25-氮气缓冲罐，26-气动增压泵，27-氮气一级增压泵，30-气体增压供气阀 ，31-排空口。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明： 

由图1至图7所示，该高压气体试验动力源装置，由压缩空气气源装置1、氮气制备装置2、氮气一级增压装置3、中压储气罐4、氮气二级增压装置5、高压储气罐6、回收缓冲罐7、气体流量检测装置9、气体回收和卸压装置11通过高压管线和各种阀门连接组成，还包括数据采集与控制装置12，其中，所述的氮气制备装置2经球阀12与所述的氮气一级增压装置3连接，氮气一级增压装置3依次通过高压管线与压力传感器15、另一球阀12、过滤器16、单向阀13及氮气一级增压泵27连接，氮气一级增压泵27再通过压力管线依次连接另一过滤器16、安全溢流阀17、另一单向阀13及球阀12与中压储气罐4连接，中压储气罐4经另一压力传感器15、另一安全溢流阀17、 压力表18及另一球阀12与氮气二级增压装置5连接，如图2所示；所述的氮气二级增压装置5通过高压管线与压缩空气源装置1连接，而压缩空气源装置1通过高压管线依次连接另一过滤器16、调压阀19、另一压力表18、另一压力传感器15和电磁阀20与气动增压泵26连接，而气动增压泵26再通过高压管线依次连接安全阀21、另一压力表18、另一压力传感器15及球阀12与高压储气罐6连接；而上述的中压储气罐4还通过高压管线依次与另一过滤器16、另一球阀12和另一压力表18及气动增压泵26连接，如图3所示；所述的气体流量检测装置气体流量检测装置9中置有被检测对象10，被检测对象10通过高压管线依次经球阀12、压力传感器15、气体流量计22、过滤器16、单向阀13同时连接回收冲罐罐7及泄压装置11连接，如 图4所示；此外，中压罐4依次连接压力表18、压力传感器15、密封控制阀23、过滤器16、安全溢流阀21，压力表18、压力传感器15及球阀12与气体流量检测装置9连接；气体流量检测装置9经阀门12与回收缓冲罐7连接；同时，中压罐4经气体增压供气阀30与氮气二级增压装置5连接，氮气二级增压装置5经密封控制阀23连接回收缓冲罐7，如图5所示；所述的气体回收和泄压装置11与气体流量检测装置9中试件10连接，气体回收和泄压装置11内包括经高压阀14、压力表18、压力传感器15及单向阀13与回收缓冲罐7连接，缓冲罐7经单向阀13及高压阀14与氮气二级增压装置5连接，氮气二级增压装置5再经单向阀及球阀与高压储气罐6连接；此外，回收缓冲罐7还经高压阀14及球阀12连接排空口31，如图6所示。

上述方案中各装置间连接的各段高压管线上共含有若干个球阀12、单向阀13、高压阀14、压力传感器15、过滤器16、压力表18。 

上述的氮气一级增压装置3的输出压力大于15MPa，输出流量与氮气制备装置2的供气量相匹配；所述的氮气二级增压装置5的输出压力大于30MPa；中压储气罐4的额定工作压力不小于16MPa，高压储气罐6的额定工作压力不小于30MPa，所述的回收缓冲储气罐7的额定工作压力不小于16MPa，其容积根据动力源装置的设计用气量来确定。 

所述的数据采集与控制装置由PLC、工控机、组态软件组成，上述的各传感器通过屏蔽线连接到PLC上，控制器连接各控制阀，采集、记录、控制显示该装置的压力、流量、温度等工作参数；上述的控制阀包括电磁阀20、安全溢流阀17、压力表18、气体流量计22、气密封控制阀23、缓冲罐充气阀24、球阀12、单向阀13、高压阀14、气体增压供气阀30，如图7所示；根据被检验的对象和目标，由高压气体回路上的各阀门和压力传感器进行控制，将高压气体输送到气体流量检测装置9中实验对象10进行相关项目的检测和试验；试验过程中或试验完成后，通过高压气体回路将氮气输送至回收缓冲罐7并经氮气二级增压装置5回收至高压储气罐6；对于试验对象和管路中难以回收氮气，通过卸压装置中排空口排到大气中。 

当进行气体注采管柱流动性能检测时，先手动调定图5中气密封控制阀23的出口压力值与性能检验时的入口压力值相等，再通过计算机上的组态软件设定减压输出的压力值等于性能检验时的入口压力值。试验开始，如果中压储气罐4中的高压气体在10MPa以上，打开图5中气密封控制阀23，此时中压储气罐4中的高压气体通过密封控制阀23输出达到设定压力，再通过管线进入气体流量检测装置9中实验对象10，经检验对象后进入后续的流量传感器22，再输出到回收管线，进入氮气回收缓冲罐7，实现气体试验回路的通畅。如果中压储气罐4中的气体压力低于10MPa，而且大于性能检验时的入口压力值，则打开缓冲罐充气阀24，同时关闭减压回路气密封控制阀23，使高压气体通过缓冲罐25进行膨胀减压，并将膨胀减压后的氮气输送到气体性能检测装置中，经检验对象完成试验后经球阀12进入后续回收管线，进入氮气回收缓冲罐7，实现气体试验回路的通畅，如图5所示。 

该动力源装置是集机、电、气及控制软件为一体的超高压气体试验动力源装置，输出氮气压力可在35.0MPa以上，为实验装置提供可靠的实验动力，卸压过程中噪声低于70dB；并且采用计算机的数据采集与控制装置，利用PLC模块的输出端发出对各个执行元件的控制输出；该动力源装置结构简单、紧凑，操作简单方便，可为实验装置提供可靠的实验动力。 

Claims (3)

1.一种高压气体试验动力源装置，由压缩空气气源装置（1）、氮气制备装置（2）、氮气一级增压装置（3）、中压储气罐（4）、氮气二级增压装置（5）、高压储气罐（6）、回收缓冲罐（7）、气体流量检测装置（9）、气体回收和卸压装置（11）通过高压管线和各种阀门连接组成，还包括数据采集与控制装置，其特征在于：所述的氮气制备装置（2）经球阀（12）与所述的氮气一级增压装置（3）连接，氮气一级增压装置（3）依次通过高压管线与压力传感器（15）、另一球阀（12）、过滤器（16）、单向阀（13）及氮气一级增压泵（27）连接，氮气一级增压泵（27）再通过压力管线依次连接另一过滤器（16）、安全溢流阀（17）、另一单向阀（13）及球阀（12）与中压储气罐（4）连接，中压储气罐（4）经另一压力传感器（15）、另一安全溢流阀（17）、 压力表（18）及另一球阀（12）与氮气二级增压装置（5）连接； 

所述的氮气二级增压装置（5）通过高压管线与压缩空气源装置（1）连接，而压缩空气源装置（1）通过高压管线依次连接另一过滤器（16）、调压阀（19）、另一压力表（18）、另一压力传感器（15）和电磁阀（20）与气动增压泵（26）连接，而气动增压泵（26）再通过高压管线依次连接安全阀（21）、另一压力表（18）、另一压力传感器（15）及球阀（12）与高压储气罐（6）连接；而上述的中压储气罐（4）还通过高压管线依次与另一过滤器（16）、另一球阀（12）和另一压力表（18）及气动增压泵（26）连接； 

所述的气体流量检测装置（9）中置有被检测对象（10），被检测对象（10）通过高压管线依次经球阀（12）、压力传感器（15）、气体流量计（22）、过滤器（16）、单向阀（13）同时连接回收冲罐罐（7）及泄压装置（11）连接； 

此外，中压罐（4）依次连接压力表（18）、压力传感器（15）、密封控制阀（23）、过滤器（16）、安全溢流阀（21），压力表（18）、压力传感器（15）及球阀（12）与气体流量检测装置（9）连接；气体流量检测装置（9）经阀门（12） 与回收缓冲罐（7）连接；同时，中压罐（4）经气体增压供气阀（30）与氮气二级增压装置（5）连接，氮气二级增压装置（5）经密封控制阀（23）连接回收缓冲罐（7）； 

所述的气体回收和泄压装置（11）与气体流量检测装置（9）中试件（10）连接，气体流量检测装置（9）内包括经高压阀（14）、压力表（18）、压力传感器（15）及单向阀（13）与回收缓冲罐（7）连接，回收缓冲罐（7）经单向阀（13）及高压阀（14）与氮气二级增压装置（5）连接，氮气二级增压装置（5）再经单向阀及球阀与高压储气罐（6）连接；此外，回收缓冲罐（7）还经高压阀（14）及球阀（12）连接排空口（31）。

2.根据权利要求1所述的高压气体试验动力源装置，其特征在于：所述的氮气一级增压装置（3）的输出压力大于15MPa，输出流量与氮气制备装置（2）的供气量相匹配；所述的氮气二级增压装置（5）的输出压力大于30MPa。

3.根据权利要求1所述的高压气体试验动力源装置，其特征在于：所述的中压储气罐（4）的额定工作压力不小于16MPa，高压储气罐（6）的额定工作压力不小于30MPa，所述的回收缓冲储气罐（7）的额定工作压力不小于16MPa。

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