CN203730279U - 膜片式流体控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种膜片式流体控制装置，包括膜片式流体开关，以及能控制膜片式流体开关开闭的转向三通。其中，膜片式流体开关上设有开阀口、关阀口和出口，膜片式流体开关内还设有一能通过偏移封闭或开启出口的弹性膜片。通过转向三通可以实时有效地控制膜片式流体开关的开启与关闭，从而实现了对流体流动路径的精准控制，解决了流体开关的远程控制问题；该膜片式流体开关可以安装在驱替实验装置的内模型上，且具有一条专用的注入管道，能够有效地避开入口连接管管道中残存的饱和流体，减小或者消除因入口连接管中存留饱和流体而对驱替过程的观察产生不利影响，提高了驱替过程中的实验精度。

Description

膜片式流体控制装置

技术领域

本实用新型涉及到一种控制装置，尤其是一种由膜片式流体开关、转向三通构成的膜片式流体控制装置，该装置的膜片式流体开关能设置在驱替实验装置的外模型内，直接控制进入内模型的驱替流体。

背景技术

高温高压微观驱替实验是研究水驱、气驱、化学驱油过程渗流机理的重要手段，利用该实验不但能够较为真实地模拟油藏条件，而且能够直观地观察到油藏中的渗流状况，有利于总结渗流规律，为油藏方案的设计提供可靠的参考。

微观驱替实验中所使用的微观内模型孔隙喉道尺度小，多为微米级，注入流体的精细控制对于驱替实验的观察效果影响很大；同时实验中需要模拟储层中高温高压环境，需要使用高温高压釜作为外模型，釜中狭小的空间使得流体控制阀的安装与控制变得十分困难。目前，流体的精细控制多采用在釜外加装流体控制阀的方式，所加装的流体控制阀能够方便有效地控制流体的流动，然而也存在一定的弊端：

（1）如图1所示为现有的流体控制阀设于微观驱替实验装置的示意图，驱替实验装置内模型10的孔道13与一延伸至外模型16外部的入口连接管12相连接，饱和流体A经由该入口连接管12进入所述内模型10，当饱和流体A完成向微观内模型10的饱和过程后，除了内模型10孔道13中的饱和流体A，入口连接管12中还会存留一部分饱和流体A，虽然入口连接管12不是很长，但由于是微观驱替实验，因此该入口连接管12的容积与内模型10孔道13的容积相比已相当可观，当调整三通转向阀11（即流体控制阀），采用驱替流体B驱替饱和流体A时，需要首先将入口连接管12内的这部分饱和流体A驱替进入微观内模型10，在这个过程中驱替流体B的流速控制变得十分困难，速度过快，驱替流体B通过内模型10的时间会很短，内模型10中的驱替过程将很难观测；速度过慢，等待驱替流体B通过内模型10的时间将十分漫长，常常需要数十分钟，甚至数小时，严重影响实验速度，降低了工作效率。

（2）驱替过程中，入口连接管12中残留的饱和流体A不会在短时间被驱替干净，而会长时间残留在管道表面，并在驱替过程中，不断地被携带进入微观内模型10，不仅影响微观内模型10中驱替过程的监测，而且影响了实验数据的准确性。

（3）特别是在观察气驱油混相过程时，注入气会首先与入口连接管12中的油发生混相，而后进入微观内模型10，这使得在微观内模型10中很难观测到气驱油的混相过程，对气驱油混相过程的深入研究产生了不利的影响。

有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本实用新型的膜片式流体控制装置，从而能够有效地减少管道中残存流体对微观驱替实验的影响，提高驱替过程的实验精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种由膜片式流体开关、转向三通构成的膜片式流体控制装置，且该装置的膜片式流体开关能设置在驱替实验装置的外模型内，直接控制进入内模型的驱替流体。

为此，本实用新型提供了一种膜片式流体控制装置，包括膜片式流体开关，以及能控制膜片式流体开关开闭的转向三通。

如上述的膜片式流体控制装置，其中，膜片式流体开关具有一外壳，外壳的侧壁上设有与转向三通相连接的关阀口和开阀口，以及能与驱替实验装置的内模型孔道相连通的出口；一弹性膜片设置在外壳内，且与外壳内壁固定连接，并将外壳分为不相连通的第一腔室和第二腔室；出口、开阀口与第一腔室相连通，关阀口与第二腔室相连通。

如上述的膜片式流体控制装置，其中，弹性膜片的周边与一膜环固定连接，膜环与外壳的内壁面密封固定连接。

如上述的膜片式流体控制装置，其中，出口设置在外壳的一侧壁上，关阀口、开阀口设置在外壳的另一侧壁上，并与出口呈正交设置。

如上述的膜片式流体控制装置，其中，关阀口设置在外壳的一端，出口设置在外壳的另一端，开阀口设置在外壳的侧壁上。

如上述的膜片式流体控制装置，其中，外壳具有一有底盒体，以及一盖合固定于盒体开口部的端盖。

与现有技术相比，本实用新型的管式流体控制装置的特点和优点是：

1.本实用新型的膜片式流体控制装置利用能设于外模型外部的转向三通实现流体在两条路径间的切换，通过弹性膜片的偏移实时有效地控制膜片式流体开关的开启与关闭，从而实现了对流体流动路径的精准控制，解决了流体开关的远程控制问题。

2.常规流体控制阀只能安装在外模型外部，使得流体控制阀与内模型间存在一段入口连接管，饱和阶段后入口连接管会存留饱和流体，造成驱替流体的流速控制变得十分困难；本实用新型膜片式流体控制装置的膜片式流体开关可以安装在外模型内的内模型上，且具有一条专用的注入管道，可以有效地避开入口连接管管道中残存的饱和流体，减小或者消除因入口连接管中存留饱和流体而对驱替过程的观察产生不利影响，提高了驱替过程中的实验精度。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1是现有技术的流体控制阀设于微观驱替实验装置的示意图；

图2是本实用新型的膜片式流体控制装置的示意图；

图3是膜片式流体开关的局部剖面示意图；

图4是膜片式流体开关的俯视图；

图5是膜片式流体开关的外壳的分解示意图；

图6是膜环与膜片相组合的俯视图；

图7是膜环的剖面示意图；

图8是弹性膜片的前视图；

图9是本实用新型的膜片式流体控制装置设于微观驱替实验装置一个实施例的示意图；

图10是微观驱替实验中弹性膜片一个偏移状态的示意图；

图11是微观驱替实验中弹性膜片另一个偏移状态的示意图。

主要元件标号说明：

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

图2是本实用新型的膜片式流体控制装置的组合图。如图2所示，膜片式流体控制装置1包括膜片式流体开关2，以及能控制所述膜片式流体开关2开闭的转向三通4。其中：

膜片式流体开关2具有一外壳21，该外壳21的壁上设有与转向三通4相连接的关阀口26和开阀口25，以及能与驱替实验装置的内模型10孔道13相连通的出口24；一弹性膜片22设置在外壳21内，且与外壳21内壁固定连接，并将外壳21分为不相连通的第一腔室27和第二腔室28；出口24、开阀口25与第一腔室27相连通，关阀口26与第二腔室28相连通。该设置使得当开阀口25与转向三通4的出口M相连通时，驱替流体B可通过转向三通4的出口M，流经开阀口25进入第一腔室27；当关阀口26与转向三通4的出口N相连通时，驱替流体B可通过转向三通4的出口N，流经关阀口26进入第二腔室28。

在一个具体实施例中，出口24设置在外壳21的一侧壁上，关阀口26、开阀口25设置在外壳21的另一侧壁上，并与出口24呈正交设置。

在另一个可行的技术方案中，关阀口26设置在外壳21的一端，出口24设置在外壳21的另一端，开阀口25设置在外壳21的侧壁上。对出口24、开阀口25、关阀口26的设置位置本案不加以限制，只要能实现出口24、开阀口25与第一腔室27相连通，关阀口26与第二腔室28相连通即可。

如图5所示，为了便于组装和维修，外壳21由有底盒体211，以及一盖合固定于盒体211开口部的端盖212组成。

具体是，如图3、图4、图5所示，盒体211为一端封闭的空心圆柱金属体，端盖212为与盒体形状相配合的圆形钢制部件，盒体211与端盖212以螺纹的形式固定连接，出口24设置在端盖212上，开阀口25、关阀口26与出口24相正交地设置在盒体211的侧壁上，且开阀口25与出口24均与第一腔室27相连通，关阀口26与第二腔室28相连通，其中，开阀口25和关阀口26均为金属细管。

根据本实用新型的一个实施方式，弹性膜片22的周边与一膜环23固定连接，膜环23与外壳21的内壁面密封固定连接。从而保证第一腔室27与第二腔室28具有很好的密封性，防止第一腔室27、第二腔室28中的流体交叉流动。

具体是，请同时参见图3、图6、图7、图8，弹性膜片22由加氟硅橡胶制成，使得该弹性膜片22具有耐温（常规-60℃至+250℃）、耐氧化、耐油腐蚀、强化学稳定性和机械强度较差的特点，温度范围符合油气田开发实验要求，强化学稳定性，具有较好的弹性和耐压性，在常规驱替压力下不会破损，同时，膜环23为弹性橡胶圆环，该膜环23卡固于与其形状相配合的圆形弹性膜体22外侧，膜环23再与外壳21的内壁面固定连接，由于膜环23与弹性膜体22的固定，以及膜环23与外壳21内壁面的固定为常规技术，故不过多赘述。

使用时，将膜片式流体控制装置1固定在微观驱替实验装置上，图9是膜片式流体控制装置设于微观驱替实验装置一个实施例的示意图，如图9所示，其中，膜片式流体控制装置1的转向三通4设置在微观驱替实验装置的外模型16外部，且转向三通4的入口与驱替流体控制泵15相连接，转向三通4的两个出口分别与膜片式流体开关2的开阀口25、关阀口26相连接。膜片式流体开关2设置在外模型16内部，且膜片式流体开关2的出口24能与内模型10中的孔道13相连通。在一个可行的技术方案中，膜片式流体开关2的开阀口25、关阀口26分别通过注入管道19和控制管道20与转向三通3相连通。

在本实施例中，如图9、图10或11所示，膜片式流体开关2的出口24中心线与入口连接管12的中心线相正交设置，且该膜片式流体开关2设置在靠近孔道13的流体进入端口处。其中，膜片式流体开关2通过粘结胶18固定在内模型10的外部，该粘结胶18可根据外模型16内填充的材质进行选择，例如，玻璃胶等，粘接胶18因受到围压控制系统17施加的围压，具有较好的密封性能。该粘结胶18的具体材质本案不加以限制，只要能将膜片式流体开关2固定在内模型10上就可以。

以下结合一个具体的微观驱替实验来说明本实用新型的膜片式流体控制装置1的工作原理。

请配合参见图2、图9、图10、图11，该微观驱替实验，是以气驱油微观驱替实验为例，实验步骤及工作流程如下：

①实验准备：准备实验温度压力条件下的饱和油样（即饱和流体A）及驱替气样（即驱替流体B）。连接实验管路，将膜片式流体控制装置1固定在微观驱替实验装置上，并测试管路的密封性。调整转向三通4使其出口N与关阀口26相连通，打开流体控制泵15的阀门后，驱替气样通过转向三通4进入控制管道20，再经由关阀口26进入膜片式流体开关2的第二腔室28,使弹性膜片22不断向第一腔室27偏移，直至封闭出口24，则膜片式流体开关2处于关闭状态，如图10所示。

②饱和流体过程：打开流体控制泵14的阀门，流体控制泵14与内模型10孔道13相连通，饱和油样由流体控制泵14经由入口连接管12进入孔道13，直至微观内模型10中的绝大部分孔道13被饱和油样饱和。

③驱替过程：缓慢调整转向三通4使其出口M与开阀口25相连通(由于微观内模型10中孔道13的尺度小，多为微米级，故需缓慢调整转向三通4，以保证系统中流体的稳定性，同时避免因驱替时间过短而造成驱替过程难以观测的情况)，驱替气样通过转向三通4进入注入管道19，再经由开阀口25进入膜片式流体开关2的第一腔室27，此时，尽管第二腔室28及控制管道20呈密封状态，但由开阀口25向第一腔室27注入驱替流体B的过程是升压过程，当第一腔室27内的压力略高于第二腔室28时，第二腔室28被压缩，则封闭出口24的弹性膜片22向第二腔室28反向偏移，从而开启出口24，打开膜片式流体开关2，如图11所示，驱替气样由出口24直接进入内模型10孔道13，开始驱替饱和油样，可以使用摄像机记录驱替过程。

④完成气驱油微观驱替实验，进行流程及设备整理。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案实用新型点有关的其它组合及具体应用。

Claims (5)

1.一种膜片式流体控制装置，其特征在于，所述膜片式流体控制装置包括膜片式流体开关，以及能控制所述膜片式流体开关开闭的转向三通；所述膜片式流体开关具有一外壳，所述外壳的侧壁上设有与所述转向三通相连接的关阀口和开阀口，以及能与驱替实验装置的内模型孔道相连通的出口；一弹性膜片设置在所述外壳内，且与所述外壳内壁固定连接，并将所述外壳分为不相连通的第一腔室和第二腔室；所述出口、开阀口与所述第一腔室相连通，所述关阀口与所述第二腔室相连通。 

2.如权利要求1所述的膜片式流体控制装置，其特征在于，所述弹性膜片的周边与一膜环固定连接，所述膜环与所述外壳的内壁面密封固定连接。 

3.如权利要求1所述的膜片式流体控制装置，其特征在于，所述出口设置在所述外壳的一侧壁上，所述关阀口、开阀口设置在所述外壳的另一侧壁上，并与所述出口呈正交设置。 

4.如权利要求1所述的膜片式流体控制装置，其特征在于，所述关阀口设置在所述外壳的一端，所述出口设置在所述外壳的另一端，所述开阀口设置在所述外壳的侧壁上。 

5.如权利要求1至4任一项所述的膜片式流体控制装置，其特征在于，所述外壳具有一有底盒体，以及一盖合固定于所述盒体开口部的端盖。