CN212250373U - 一种固井失水实验用高压氮气供应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固井失水实验用高压氮气供应装置，包括氮气发生器和调压筒，调压筒的一端设有进气口，调压筒的另一端设有出气口，调压筒的内部分别设有第一腔室和第二腔室，第一腔室与第二腔室连通，第一腔室的横截面积大于第二腔室的横截面积，调压管的内部设有呈“工”字形的活塞杆，活塞杆包括第一推进圆盘、连接杆和第二推进圆盘，第一推进圆盘和第二推进圆盘的周向上均设有密封胶圈，第一推进圆盘设置于第一腔室中并与第一腔室相匹配，第二推进圆盘设置于第二腔室中并与第二腔室相匹配；本实用新型所提供的固井失水实验用高压氮气供应装置结构简单，适用于现场固井施工时的低压氮气转换。

Description

一种固井失水实验用高压氮气供应装置

技术领域

本实用新型涉及石油工程评价实验领域，特别是涉及一种固井失水实验用高压氮气供应装置。

背景技术

固井失水实验属于固井水泥浆性能评价的一种，在室内评价时会使用到氮气瓶、管汇和高温高压失水仪，氮气瓶在实验过程中起到提供实验需求压力的作用，通常所需要的压力值范围为6-14MPa，然而在固井现场由于施工环境的特殊性无法使用氮气瓶，从而造成在固井现场无法及时对水泥浆的高温高压失水性能进行评价。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种固井失水实验用高压氮气供应装置，通过帕斯卡原理，将氮气发生器所制得的氮气转换为高压氮气以供固井失水实验使用，本装置结构简单，适用于现场固井施工时的低压氮气增压。

本实用新型的技术方案是：

一种固井失水实验用高压氮气供应装置，包括氮气发生器和调压筒，所述调压筒呈圆柱形结构，所述调压筒的一端设有进气口，所述进气口通过第一通气管与所述氮气发生器连接，所述进气口的一旁设有第一泄压阀，所述调压筒的另一端设有出气口，所述出气口处连接有第二通气管，所述出气口的一旁设有第二泄压阀，所述调压筒的内部分别设有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与第二腔室连通，所述第一腔室的横截面积大于所述第二腔室的横截面积，所述调压管的内部设有呈“工”字形的活塞杆，所述活塞杆包括第一推进圆盘、连接杆和第二推进圆盘，所述第一推进圆盘和第二推进圆盘的周向上均设有密封胶圈，所述第一推进圆盘设置于所述第一腔室中并与所述第一腔室相匹配，所述第二推进圆盘设置于所述第二腔室中并与所述第二腔室相匹配。

上述技术方案的工作原理如下：

通过帕斯卡原理，氮气发生器制得的氮气通过第一通气管进入调压筒并向活塞杆的第一推进圆盘施压，活塞杆受到一个推力F，该推力F通过连接杆传递给第二推进圆盘，由于第二推进圆盘的表面积S比第一推进圆盘的表面积S小，根据公式P＝F/S，推力F恒定的情况下，表面积S越小，压强P越大，即此时第二腔室内的压强大于第一腔室的压强，成功地增大了气体压力，第二通气管外接管汇(带有气阀和压力表)以及高温高压失水仪，将增高后的高压气体传递给仪器使用。

在另一个技术方案中，所述活塞杆的第一推进圆盘、连接杆和第二推进圆盘呈一体成型结构。

一体成型结构使得活塞杆结构更加稳定，在高压环境下不容易被压坏或者变形。

在另一个技术方案中，所述第一推进圆盘与所述第一腔室的内侧壁之间设有弹簧。

弹簧使得在关闭氮气发生器以及拆卸掉气管后第一推进圆盘能够复位，不影响下次使用。

在另一个技术方案中，所述第一推进圆盘与所述第一腔室的内侧壁之间设有第一弹性膜，所述第二推进圆盘与所述第二腔室的内侧壁之间设有第二弹性膜。

第一弹性膜和第二弹性膜使得第一腔室和第二腔室在工作时(即充气环境下)具有更优的密闭性，压强传递效果更好，当实验完成后，由于弹性膜具有弹性，可以帮助活塞杆复位。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型所提供的固井失水实验用高压氮气供应装置结构简单，适用于现场固井施工时的低压氮气转换成高压气体供实验使用；

2、活塞杆一体成型结构使得其更加稳定，在高压环境下不容易被压坏或者变形；

3、弹簧使得在关闭氮气发生器以及拆卸掉气管后第一推进圆盘能够复位，不影响下次使用；

4、弹性膜保证了本装置的两个腔室各自的气密性，并且能够帮助活塞杆复位。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述固井失水实验用高压氮气供应装置的调压筒的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述固井失水实验用高压氮气供应装置的使用示意图。

附图标记说明：

10、调压筒；11、进气口；12、第一泄压阀；13、出气口；14、第二泄压阀；15、第一腔室；151、第一弹性膜；16、第二腔室；161、第二弹性膜；17、活塞杆；171、第一推进圆盘；172、连接杆；173、第二推进圆盘；174、密封胶圈；18、弹簧；20、第一通气管；30、第二通气管；40、氮气发生器；50、管汇；51、调节阀；60、高温高压失水仪；61、釜体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。

实施例：

如图1-2所示，一种固井失水实验用高压氮气供应装置，包括氮气发生器40和调压筒10，调压筒10呈圆柱形结构，调压筒10的一端设有进气口11，进气口11处连接有第一通气管20，第一通气管20与氮气发生器40的氮气输出端连接，进气口11的一旁设有第一泄压阀12，调压筒10的另一端设有出气口13，出气口13处连接有第二通气管30，出气口13的一旁设有第二泄压阀14，调压筒10的内部分别设有第一腔室15和第二腔室16，第一腔室15与第二腔室16连通，第一腔室15的横截面积大于第二腔室16的横截面积，调压筒10的内部设有呈“工”字形的活塞杆17，活塞杆17包括第一推进圆盘171、连接杆172和第二推进圆盘173，在本实施例中，第一推进圆盘171、连接杆172和第二推进圆盘173呈一体成型结构，第一推进圆盘171和第二推进圆盘173的周向上均设有密封胶圈174，第一推进圆盘171设置于第一腔室15中并与第一腔室15相匹配，第二推进圆盘173设置于第二腔室16中并与第二腔室16相匹配。

上述技术方案的操作流程如下：

第二通气管30与管汇50连接，管汇50安装在高温高压失水仪60的釜体61上，开启氮气发生器40，低压氮气通过第一通气管20进入到第一腔室15中并对活塞杆17的第一推进圆盘171施加一个压力，该压力通过连接杆172传递给第二推进圆盘173，此时第二推进圆盘173压缩第二腔室16内的空气，由于第一腔室15的横截面积大于第二腔室16的横截面积，即，第一推进圆盘171的表面积大于第二推进圆盘173的表面积，使得第二腔室16内的压强比第一腔室15内大，该高压气体通过第二通气管30传递给管汇50和高温高压失水仪60的釜体61，并通过管汇50处的调节阀51调节后传递给高温高压失水仪60的釜体61进行加压实验操作。

当实验完成后，首先关闭氮气发生器40和管汇50处的调节阀51，然后打开本装置的第一泄压阀12和第二泄压阀14，将第一腔室15和第二腔室16内的气体排出，然后将本装置拆下，向第二通气管30内通入少量气体，使得活塞杆17复位，待下次再使用即可。

在实际操作过程中，实验员可以根据具体的压力需求，将多个调压筒10按顺序串联起来，即前一个调压筒10的第二通气管30与下一个调压筒10的第一通气管20连接，如此即可实现多级增压，使得压力达到固井失水实验所需要的最大压力14MPa。

在另一个实施例中，第一推进圆盘171与第一腔室15的内侧壁之间设有弹簧18，弹簧18的一端与第一推进圆盘171焊接，另一端焊接在第一腔室15的内侧壁上。

弹簧使得在关闭氮气发生器泄压后第一推进圆盘能够复位，不影响下次使用。

在另一个实施例中，第一推进圆盘171与第一腔室15的内侧壁之间设有第一弹性膜151，所述第二推进圆盘173与所述第二腔室16的内侧壁之间设有第二弹性膜161。

第一弹性膜和第二弹性膜的材质均为橡胶，第一弹性膜和第二弹性膜使得第一腔室和第二腔室在工作时(即充气环境下)具有更优的密闭性，压强传递效果更好，当实验完成后，由于弹性膜具有弹性，可以帮助活塞杆复位。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种固井失水实验用高压氮气供应装置，其特征在于，包括氮气发生器和调压筒；

所述调压筒呈圆柱形结构，所述调压筒的一端设有进气口，所述进气口通过第一通气管与所述氮气发生器连接，所述进气口的一旁设有第一泄压阀，所述调压筒的另一端设有出气口，所述出气口处连接有第二通气管，所述出气口的一旁设有第二泄压阀，所述调压筒的内部分别设有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与第二腔室连通，所述第一腔室的横截面积大于所述第二腔室的横截面积，所述调压筒的内部设有呈“工”字形的活塞杆，所述活塞杆包括第一推进圆盘、连接杆和第二推进圆盘，所述第一推进圆盘和第二推进圆盘的周向上均设有密封胶圈，所述第一推进圆盘设置于所述第一腔室中并与所述第一腔室相匹配，所述第二推进圆盘设置于所述第二腔室中并与所述第二腔室相匹配。

2.根据权利要求1所述的固井失水实验用高压氮气供应装置，其特征在于，所述活塞杆的第一推进圆盘、连接杆和第二推进圆盘呈一体成型结构。

3.根据权利要求1所述的固井失水实验用高压氮气供应装置，其特征在于，所述第一推进圆盘与所述第一腔室的内侧壁之间设有弹簧。

4.根据权利要求1所述的固井失水实验用高压氮气供应装置，其特征在于，所述第一推进圆盘与所述第一腔室的内侧壁之间设有第一弹性膜，所述第二推进圆盘与所述第二腔室的内侧壁之间设有第二弹性膜。

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