RU2810389C1 - Клапан управления потоком газа и способ установки клапана управления потоком газа - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности, в частности к управлению потоком газа. Клапан управления потоком газа содержит трубчатый корпус, две крышки, установленные соответственно на обоих концах корпуса клапана, и два фланца, установленные соответственно на обоих концах корпуса клапана. Одна сторона фланца сообщается с каналом закачки газа, другая сторона фланца соединена с крышкой клапана. Корпус клапана имеет внутри трубчатые каналы, расположенные один за другим вдоль горизонтального направления корпуса клапана. Трубчатые каналы содержат проточный канал трубы и установочные каналы. В каждом установочном канале установлен пористый цилиндр с пористой структурой. Внутренняя часть пористого цилиндра формирует инфильтрационный канал для устойчивого инфильтрационного потока газа. Число Рейнольдса, характеризующее состояние потока газа, протекающего через инфильтрационный канал, является положительным числом, меньшим 2300. В крышке клапана выполнены соединительные каналы. Один конец каждого соединительного канала сообщается с внутренней частью каждого трубчатого канала. Второй конец каждого соединительного канала имеет соответственно шток клапана так, что газ в канале закачки газа проходит через соединительный канал, соответствующий штоку клапана в открытом состоянии, и поступает в трубчатый канал, сообщающийся с соединительным каналом. Заявлен способ установки клапана управления потоком газа. Достигается технический результат – повышение устойчивости потока газа в канале его закачки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 табл., 24 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящая заявка относится к технической области разработки нефтяных месторождений и, в частности, к клапану управления потоком газа и к способу установки клапана управления потоком газа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Обычно считается, что течение газа в пористых средах соответствует условию инфильтрации жидкости, которое теоретически выражается законом Дарси, при этом формула выглядит следующим образом:

[0003] Предполагая, что пористая среда представляет собой цилиндр, Q представляет собой объемную скорость потока. Объемная скорость потока в лаборатории низкая, поэтому единицей объемной скорости потока обычно является мл/мин. Объемная скорость потока на промышленной площадке высокая, поэтому единицей объемной скорости потока обычно является м³/сутки. ΔР обозначает разницу давлений между двумя концами цилиндра, А обозначает площадь поперечного сечения цилиндра, L обозначает длину цилиндра, μ обозначает вязкость газа, а K обозначает пропускающую способность цилиндра.

[0004] Формула Дарси обычно применяется к инфильтрации текучей среды в условиях пористой среды. В области физики пласта значения пропускающей способности, рассчитанные по формуле Дарси, являются устойчивыми при измерении пропускающей способности Kw (пропускающая способность, измеренная по воде) или Ko (пропускающая способность, измеренная по нефти) породы (пористая среда) с жидкостью (водой или нефтью). Однако, когда пропускающая способность Kg (пропускающая способность, измеренная по газу) породы (пористая среда) измеряется по газу, значение пропускающей способности, рассчитанное по формуле Дарси, имеет очевидный линейный градиент при различных условиях испытания давлением, при этом только значения, измеренные в условиях низкого давления и с поправкой определяются как измеренные значения пропускающей способности породы по газу. Это явление традиционно считается вызванным «эффектом проскальзывания» или «эффектом Клинкенберга» газа. В последние годы некоторые исследователи считают, что это связано с пограничным слоем и вязкостью газа, взятых в качестве переменных. Не останавливаясь на механизме, можно заметить, что пропускающая способность по газу, измеряемая по формуле Дарси, является неустойчивой. Следовательно, формула применима только при измерении параметров и условиях перколяции пластовой текучей среды и не может использоваться для управления процессом закачки газа.

[0005] В настоящее время технология закачки газа на некоторых участках постепенно применяется к нефтяным пластам нескольких типов, в связи с чем к технологии закачки газа предъявляются более высокие требования. Например, трубопроводная сеть с одинаковым давлением закачки газа подает газ в несколько газонагнетательных скважин в блоке. Следовательно, для закачки газа с разными объемными скоростями потока в соответствующие газонагнетательные скважины требуются способ и процесс количественного распределения. Текущая ситуация такова, что одна газонагнетательная скважина может обеспечивать количественное управление потоком путем управления давлением закачки. Одновременная закачка газа в несколько скважин полностью зависит от разной пропускающей способности пласта для выполнения неуправляемого регулирования, причем, чем выше пропускающая способность пласта, тем больше его объемная скорость потока, что обычно противоречит схеме закачки газа.

[0006] При этом также были предприняты попытки управлять объемной скоростью потока газа путем управления степенью открытия клапана, что эффективно при регулировании объемной скорости потока жидкости (воды/масла и т.д.) и почти неэффективно при регулировании объемной скорости потока газа. Причины этого заключаются в следующем.

[0007] Течение жидкости в трубе относится к трубному течению и в промышленном применении в основном является турбулентным, что можно выразить формулой Дарси-Вейсбаха следующим образом:

где h_ƒ обозначает падение напора, L обозначает длину трубы, D обозначает внутренний диаметр трубы 11, U обозначает среднюю скорость текучей среды, ƒ обозначает коэффициент трения, причем коэффициент трения отражает совокупные свойства вязкости воды и шероховатости внутренней поверхности трубы.

[0008] На нефтяном месторождении транспортировка по трубопроводу и закачка воды/газа в пласт обычно выполняются в условиях высокой температуры и высокого давления. Возьмем, к примеру, закачку воды в скважину: температура составляет от 40°С до 90°С, давление - от 10 МПа до 40 МПа, а ежедневный объем закачки воды - от 5 м³ до 50 м³ МПа. Диаметр трубы на дальнем конце трубопровода закачки воды обычно составляет всего 3 мм, 5 мм, 8 мм и т.д., поэтому можно управлять эффективным диаметром трубы с помощью клапана. Однако из-за малой вязкости и малой плотности газа диаметр газовой трубы всего в 0,03 раза больше диаметра водопроводной трубы при той же разнице давлений (падении гидравлического напора), скорости потока и длине, т.е. диаметр газовой трубы составляет 100 мкм. Очевидно, что использование имеющегося клапана для регулирования скорости потока газа неработоспособно и не позволяет обеспечить устойчивый поток газа. Другими словами, способ предшествующего уровня техники неэффективен для достижения устойчивого потока газа в канале закачки газа.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Для решения проблем предшествующего уровня техники в настоящей заявке предложен клапан управления потоком газа и способ установки клапана управления потоком газа, которые могут эффективно реализовать устойчивый поток газа в канале закачки газа и играют вспомогательную роль в улучшении эффекта применения технологии закачки газа.

[0010] Для решения вышеуказанных технических проблем настоящая заявка предлагает следующее техническое решение.

[0011] В первом аспекте в настоящей заявке предложен клапан управления потоком газа, содержащий трубчатый корпус, две крышки, установленные, соответственно, на обоих концах корпуса клапана, и два фланца, установленные, соответственно, на обоих концах корпуса клапана, при этом одна сторона фланца сообщается с каналом закачки газа, а другая сторона фланца соединена с крышкой клапана; корпус клапана имеет трубчатые каналы, расположенные один за другим вдоль горизонтального направления корпуса клапана, причем трубчатые каналы включают проточный канал трубы и установочные каналы; пористый цилиндр с пористой структурой установлен в каждом установочном канале, при этом внутренняя часть пористого цилиндра формирует инфильтрационный канал для устойчивого инфильтрационного потока газа, причем число Рейнольдса, характеризующее состояние потока газа, протекающего через инфильтрационный канал, является положительным числом, меньшим 2300; в крышке клапана выполнены соединительные каналы, причем один конец каждого соединительного канала сообщается с внутренней частью каждого трубчатого канала, а другой конец каждого соединительного канала имеет, соответственно, шток клапана, так что газ в канале закачки газа проходит через соединительный канал, соответствующий штоку клапана в открытом состоянии, и поступает в трубчатый канал, сообщающийся с соединительным каналом.

[0012] Кроме того, имеются два пористых цилиндра, причем внутренняя часть одного из пористых цилиндров образует первый инфильтрационный канал, а внутренняя часть другого образует второй инфильтрационный канал.

[0013] Кроме того, корпус клапана имеет первый установочный канал и второй установочный канал, а указанные два пористых цилиндра установлены, соответственно, в первом установочном канале и во втором установочном канале; между первым установочным каналом и вторым установочным каналом имеется соединительное отверстие, а между вторым установочным каналом и корпусом клапана имеется отверстие для измерения давления, причем между вторым установочным каналом и корпусом клапана имеется отверстие для повышения и сброса давления.

[0014] Кроме того, клапан управления потоком газа содержит манометр и компенсатор давления, которые установлены на внешней поверхности корпуса клапана; манометр соединен с отверстием для измерения давления, а компенсатор давления соединен с указанным отверстием для повышения и сброса давления.

[0015] Кроме того, на соединении между портом корпуса клапана и крышкой клапана установлено уплотнительное кольцо.

[0016] Кроме того, в установочном канале установлен резиновый цилиндр, проходящий в направлении длины установочного канала, а между резиновым цилиндром и внутренними поверхностями обоих портов установочного канала установлено уплотнительное кольцо, так что между резиновым цилиндром и внутренней поверхностью установочного канала образуется ограничивающее давление кольцевое пространство, причем резиновый цилиндр имеет поддерживающие короткие трубки, расположенные, соответственно, рядом с двумя портами установочного канала; пористый цилиндр присоединен между двумя поддерживающими короткими трубками.

[0017] Кроме того, на той стороне уплотнительного кольца, которая расположена рядом с портом установочного канала, установлена уплотнительная шайба.

[0018] Во втором аспекте в настоящей заявке предложен способ установки клапана управления потоком газа, включающий:

установку пористых цилиндров, соответственно, в установочных каналах клапана управления потоком газа;

установку крышек клапанов с заранее присоединенными фланцами, соответственно, с обеих сторон корпуса клапана; и

прочное соединение фланцев с каналом закачки газа.

[0019] Кроме того, установка пористых цилиндров в установочных каналах клапана управления потоком газа, соответственно, включает:

установку каждого пористого цилиндра в резиновый цилиндр;

установку поддерживающих коротких трубок в зазоры между пористыми цилиндрами и портами резинового цилиндра;

установку уплотнительных колец соответственно с обеих сторон резинового цилиндра; и

установку резинового цилиндра в установочный канал.

[0020] Кроме того, после установки крышек клапанов с заранее присоединенными фланцами, соответственно, с обеих сторон корпуса клапана, в способе установки дополнительно:

на внешней поверхности корпуса клапана устанавливают манометр для измерения установочного канала и компенсатор давления для повышения или сброса давления в установочных каналах;

управляют компенсатором давления для приложения давления таким образом, чтобы газ заполнял ограничивающее давление кольцевое пространство, образованное между резиновым цилиндром и внутренней поверхностью установочного канала.

[0021] Как видно из приведенного выше технического решения, настоящая заявка обеспечивает клапан управления потоком газа и способ установки клапана управления потоком газа. Благодаря, в первую очередь, пониманию способа определения устойчивости инфильтрации газа, а также использованию этого способа для создания пористых цилиндров можно эффективно получить устойчивый поток газа в канале закачки газа и обеспечить вспомогательную роль в улучшении эффекта применения технологии закачки газа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0022] Для более четкой иллюстрации технических признаков вариантов выполнения настоящего изобретения или уровня техники ниже дано краткое описание чертежей вариантов выполнения или уровня техники. Очевидно, что чертежи, описанные ниже, включают только некоторые варианты выполнения этого изобретения. Для специалистов в данной области другие чертежи могут быть получены из этих чертежей без каких-либо изобретательских усилий.

[0023] Фиг. 1 изображает схематическую диаграмму взаимосвязи между пропускной способностью по воздуху и давлением породы.

[0024] Фиг. 2(а) изображает вид сбоку в разрезе трубопровода водонагнетательной скважины.

[0025] Фиг. 2(b) изображает схематический вид в разрезе трубопровода водонагнетательной скважины.

[0026] Фиг. 3(a) изображает вид сбоку в разрезе трубопровода с пучками труб.

[0027] Фиг. 3(b) изображает схематический вид в поперечном разрезе трубопровода с пучками труб.

[0028] Фиг. 4(а) изображает вид сбоку в разрезе пористого цилиндра, предложенного в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0029] Фиг. 4(b) изображает схематический вид в разрезе пористого цилиндра, предложенного в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0030] Фиг. 5(а) изображает вид сбоку в разрезе клапана управления потоком газа, предложенного в одном варианте выполнения настоящей заявки, который соединен с каналом закачки газа.

[0031] Фиг. 5(b) изображает схематический вид в поперечном разрезе по линии А-А' клапана управления потоком газа, предложенного в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0032] Фиг. 5(с) изображает схематический вид в поперечном разрезе по линии В-В' клапана управления потоком газа, предложенного в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0033] Фиг. 5(d) изображает схематическую диаграмму процесса перехода потока газа из неустойчивого состояния в устойчивое состояние инфильтрации, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящей заявки.

[0034] Фиг. 6 изображает вид сбоку в разрезе клапана управления потоком газа, предложенного в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0035] Фиг. 7 изображает вид сбоку в разрезе фланца в клапане управления потоком газа, предложенном в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0036] Фиг. 8(а) изображает вид сбоку в разрезе крышки клапана в клапане управления потоком газа, предложенном в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0037] Фиг. 8(b) изображает схематический вид в разрезе крышки клапана в клапане управления потоком газа, предложенном в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0038] Фиг. 9(a) изображает вид сбоку в разрезе корпуса клапана в клапане управления потоком газа, предложенном в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0039] Фиг. 9(b) изображает схематический вид в разрезе С-С' корпуса клапана в клапане управления потоком газа, предложенном в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0040] Фиг. 10 изображает вид сбоку в разрезе установочного канала в клапане управления потоком газа, предложенном в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0041] Фиг. 11 изображает блок-схему способа установки клапана управления потоком газа, предложенного в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0042] Фиг. 12 изображает блок-схему этапа S100 способа установки клапана управления потоком газа, предложенного в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0043] Фиг. 13 изображает блок-схему способа установки клапана управления потоком газа, включая этапы S010 и S020, предусмотренные в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0044] Фиг. 14 изображает схематическое изображение, иллюстрирующее работу клапана управления устойчивым потоком, предложенного в одном варианте выполнения настоящей заявки.

[0045] Фиг. 15 изображает схематическую диаграмму, иллюстрирующую взаимосвязь между объемом газа и перепадом давления для образцов с различной пропускающей способностью, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящей заявки.

[0046] Фиг. 16 изображает схематическую диаграмму, иллюстрирующую взаимосвязь между объемом газа и перепадом давления для образцов различной длины в соответствии с одним вариантом выполнения настоящей заявки.

[0047] Номера позиций:

101. стенка трубы;

102. проточный канал;

103. область пор;

104. псевдоожиженная переходная область;

1. пористый цилиндр;

11. труба;

12. пучок труб;

13. однопроточный канал;

2. клапан управления потоком газа;

21. корпус клапана;

22. крышка клапана;

221. соединительный канал;

222. шток клапана;

223. уплотнительная поверхность;

224. поверхность соединения труб;

225. О-образная кольцевая канавка;

23. фланец;

24. проточный канал трубы;

25. k12, k22, k13, k23, установочный канал;

251. первый установочный канал;

252. второй установочный канал;

253. коммуникационное отверстие;

254. отверстие для измерения давления;

255. отверстие повышения и сброса давления;

256. резиновый цилиндр;

257. уплотнительное кольцо;

258. ограничивающее давление кольцевое пространство;

259. поддерживающая короткая труба;

26. манометр;

27. компенсатор давления;

28. О-образное кольцо;

3. канал закачки газа;

t11. клапан первого канала;

t21. клапан второго канала.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0048] Для более четкого понимания задач, технических особенностей и эффектов вариантов выполнения настоящего изобретения будет дано четкое и полное описание вариантов выполнения настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Очевидно, что описанные варианты выполнения являются лишь частью, а не всеми вариантами выполнения настоящего изобретения. Все другие варианты выполнения, полученные специалистами в данной области техники из вариантов выполнения настоящего изобретения без применения изобретательских усилий, должны подпадать под объем настоящего изобретения.

[0049] Варианты выполнения настоящего изобретения обеспечивают способ определения характеристик устойчивости инфильтрации газа, с помощью которого определяют пределы геометрических параметров пористой среды при различных условиях температуры и давления, что обеспечивает теоретическую основу для применения и эффективно реализует устойчивое протекание газа в канал закачки газа, тем самым играя вспомогательную роль в улучшении эффекта применения технологии закачки газа.

[0050] Варианты выполнения настоящего изобретения дополнительно обеспечивают пористый цилиндр. Во-первых, обеспечивается понимание способа определения характеристик устойчивости инфильтрации газа, а затем согласно этому способу проектируется пористый цилиндр, чтобы можно было эффективно реализовать устойчивый поток газа в канале закачки газа, тем самым играя вспомогательную роль в улучшении эффекта применения технологии закачки газа.

[0051] Варианты выполнения настоящего изобретения дополнительно обеспечивают клапан управления потоком газа и способ его установки, который может эффективно реализовать устойчивый поток газа в канале закачки газа, обеспечить устойчивый поток газа и может осуществлять регулирование потока в определенном диапазоне, таким образом, эффективно управляя объемной скоростью потока газа в канале закачки газа. Клапан управления потоком газа, способный регулировать объемную скорость потока, удобен в использовании и прост в настройке.

[0052] Чтобы решить проблему управления потоком газа, в настоящей заявке, сначала обеспечивая понимание способа определения характеристик устойчивости инфильтрации газа, с помощью этого способа проектируют клапан управления потоком газа со устойчивым состоянием потока газа, чтобы он играл вспомогательную роль в улучшении эффекта применения технологии закачки газа.

[0053] Цель этой заявки включает следующие четыре аспекта:

1. Создание способа определения характеристик устойчивости инфильтрации газа.

2. Определение пределов геометрических параметров пористых сред при различных условиях температуры и давления способом определения характеристик устойчивости инфильтрации газа, который дает теоретическую основу для применения.

3. Создание клапана 2 управления потоком газа, который обеспечивает устойчивый поток газа и может осуществлять регулирование потока в определенном диапазоне.

4. Создание клапана управления потоком газа, удобного в использовании и простого в настройке.

[0054] В настоящем описании в качестве стандарта для устанавливания способа определения характеристик устойчивости инфильтрации газа и определения параметров регулировки для реализации осуществимости применения используется число Рейнольдса.

[0055] (I) Способ и принцип

[0056] (1) Способ определения характеристик устойчивости инфильтрации газа

[0057] «Эффект проскальзывания» или «эффект Клинкенберга» газа выражается следующим образом: пропускающая способность по газу, измеренная для одной и той же породы и одного и того же газа при разных средних давлениях, различна. Существует хорошая линейная зависимость между пропускающей способностью и обратной величиной оценочного давления. Взяв в качестве примера измерение пропускающую способность образца горной породы по воздуху, в соответствии с Фиг. 1 P_average представляет собой среднее значение давления на входе и давления на выходе. Значение пропускающей способности по воздуху, соответствующее исходному положению на Фиг. 1, обозначает эквивалентную пропускающую способность по жидкости.

[0058] Состояние потока в пористой среде можно также рассматривать как состояние, когда труба постепенно сжимается до уровня крошечной поры, при этом, как показано ниже, для анализа сначала используется уравнение потока в трубе.

[0059] Когда τ≠0 и μ≠0, уравнение Бернулли для потока текучей среды в трубе выглядит следующим образом:

где первый член обозначает геометрическую высоту напора; второй член обозначает динамический напор; третий член обозначает статический напор; четвертый член обозначает падение напора; при этом сумма четырех членов является константой.

[0060] Состояние потока в трубе обычно характеризуется числом Рейнольдса, которое является безразмерным числом.

где ν, ρ и μ обозначают, соответственно, скорость потока, плотность и коэффициент вязкости жидкости; d обозначает характеристическую длину, которая является эквивалентным диаметром трубы в случае круглой трубы. Число Рейнольдса обычно используется в качестве основы для суждения о характеристиках потока, причем для потока в трубе Re<2300 обозначает ламинарный поток, Re в диапазоне от 2300 до 4000 обозначает переходное состояние, a Re>4000 обозначает турбулентный поток.

[0061] В уравнении потока, если число Рейнольдса мало, сила вязкости является основным фактором, при этом член давления уравновешивается главным образом членом силы вязкости; если же число Рейнольдса велико, член силы вязкости становится второстепенным фактором, а член давления уравновешивается главным образом членом силы инерции. Когда число Рейнольдса мало, сопротивление пропорционально скорости, вязкости и характеристической длине. Когда число Рейнольдса велико, сопротивление по существу пропорционально квадрату скорости, квадрату плотности и квадрату характеристической длины.

[0062] С помощью фактического испытания одной трубы проиллюстрированы условия течения в трубах разного диаметра. При одинаковой разнице давлений и одинаковой температуре для сравнения используются вода, нефть и азот. Обратимся к Таблице 1 для основных параметров, где объемная скорость потока воды и нефти составляет 1 мл/мин (это значение является объемной скоростью потока, часто используемой в экспериментах на керне), а скорость потока азота, соответствующая тем же условиям эксперимента, составляет около 100 мл/мин.

[0063] Как видно из результатов Таблицы 2, при условии, что диаметр пор составляет 100 мкм, течение газа в трубе все еще находится в турбулентном состоянии, и течение неустойчиво. Степень неустойчивости линейно возрастает с уменьшением диаметра трубы. Очевидно, что это не соответствует условиям измерения пропускающей способности по газу традиционными способами. Как видно из данных испытаний жидкой фазы обычной пропускающей способности керна, число Рейнольдса «Re» обычно меньше 1, что намного меньше 2300, то есть в состоянии очень устойчивого ламинарного потока. Следовательно, существует обязательное условие для испытания и исследования пропускающей способности, то есть течение должно находиться в состоянии потока пористой среды, т.е. в состоянии устойчивого ламинарного течения. Для газа, когда газ течет с высокой скоростью, даже в пористой структуре значение «Re» намного превышает 4000, что является неустойчивым состоянием и не подходит для описания формулой Дарси.

[0064] Инфильтрация по существу использует большое сопротивление пористой структуры для уменьшения потока в трубе с высокой скоростью и соответствует закону Дарси, поэтому ламинарное течение принимается за границу устойчивого течения, то есть целесообразно использовать Re<2300 для потока в трубе как граничное значение инфильтрационного состояния.

[0065] (2) Способ достижения устойчивой инфильтрации газа

[0066] После определения вышеописанного способа определения характеристик устойчивости инфильтрации газа выполняется следующая процедура для преобразования неустойчивого потока в устойчивый поток при неизменной объемной скорости потока. Этого можно достичь, используя пористую структуру с крошечными порами в структуре породы. Сопротивление можно регулировать, изменяя степень плотности и длину пористой структуры. Степень плотности отражается количеством пор на единицу площади структуры породы и диаметром пор. Очевидно, что чем больше число пор и чем меньше диаметр пор, тем меньше число Рейнольдса Re в одиночной трубе. Изменением длины также можно достичь цели изменения сопротивления при условии, что степень плотности постоянна. По мере увеличения длины и сопротивления число Рейнольдса Re уменьшается, причем известно, что существует предельное значение длины L_lim, так что состояние потока становится состоянием устойчивого ламинарного течения.

[0067] Иллюстрация представлена ниже со ссылкой на практические примеры.

[0068] В соответствии с Фиг. 2(a) и Фиг. 2(b), объемная скорость закачки воды водонагнетательной скважины составляет 20 м³/сут, внутри стенки трубы 101 трубопровода образован проточный канал 102, внутренний диаметр трубопровода 3 см, число Re потока воды составляет приблизительно 12000, что является неустойчивым состоянием; при тех же условиях число Re воздушного потока составляет приблизительно 670000, что является серьезным неустойчивым состоянием.

[0069] В соответствии с Фиг. 3(a) и Фиг. 3(b), при условии одинаковой площади используются пучки труб с внутренним диаметром 3 мм, а если объемная скорость потока рассчитывается в единицах 100 штук пучков труб, то объемная скорость потока одного пучка труб снижается в 100 раз, то число Re потока составляет приблизительно 67000, при этом неустойчивое состояние снижается, но остается все еще серьезным.

[0070] На основе этого принципа используются пучки труб с внутренним диаметром 30 мкм, и на той же площади находится 106 штук пучков труб, в это время число Re потока воздуха составляет приблизительно 670, что соответствует состояние устойчивого ламинарного течения. При уменьшении диаметра трубы и увеличении количества пучков труб таким образом, чтобы сохранить ту же площадь поперечного сечения проточных каналов, очевидно, что внешний диаметр всей конструкции увеличится.

[0071] Исходя из этого, чтобы эффективно реализовать устойчивый поток газа в канале закачки газа и сыграть вспомогательную роль в улучшении эффекта применения технологии закачки газа, в одном варианте выполнения настоящего изобретения предложен пористый цилиндр. В соответствии с Фиг. 4(а) и Фиг. 4(b), пористый цилиндр 1, в частности, содержит: трубу 11 для размещения в канале закачки газа и пучки труб 12, заполняющие внутреннюю часть трубы 11 в направлении длины трубы 11. В каждом из пучков труб 12 формируется единственный проточный канал 13 таким образом, чтобы внутри трубы 11 образовывался установочный канал 25. Внутренний диаметр, длина и пропускающая способность пучка труб 12 определяются заранее на основании числа Рейнольдса, характеризующего состояние потока газа, протекающего по трубе 11, причем число Рейнольдса является положительным числом, меньшим 2300.

[0072] В частности, внутренний диаметр, длина и пропускающая способность пучка труб 12 определяются заранее на основании числа Рейнольдса для характеристики состояния потока газа, протекающего по трубе 11, особым образом со ссылкой на вышеописанный способ определения характеристик устойчивости инфильтрации газа. Пропускающая способность отражается количеством пор на единицу площади и диаметром пор, и, очевидно, чем больше количество пор и чем меньше диаметр пор, тем меньше число Рейнольдса Re в отдельной трубе. Изменением длины пучка труб 12 также можно достичь цели изменения сопротивления при условии, что пропускающая способность постоянна. С увеличением длины сопротивление увеличивается, и вследствие этого число Рейнольдса Re уменьшается.

[0073] Если внутренний диаметр и пропускающая способность пучка труб 12 являются заданными фиксированными значениями, то предельное значение длины пучка труб 12 получается на основании числа Рейнольдса, так что состояние потока газа, протекающего через трубу 11, является ламинарным. Следовательно, может быть определено предельное значение L_lim длины пучка 12 труб, при этом состояние потока может быть установлено в состояние устойчивого ламинарного потока.

[0074] Из вышеприведенного анализа известно, что переход из неустойчивого состояния в устойчивое состояние инфильтрации в условиях постоянного потока может быть реализован с использованием пористой структуры. Диаметр пор 30 мкм по-прежнему характеризует керн с высокой пропускающей способностью для пористости породы, и есть большие возможности для дальнейшего уменьшения.

[0075] Диаметр пор проанализирован выше, а предельное значение длины L_lim пористой среды (пористого цилиндра) связано с конкретным значением давления, перепадом давления и плотностью пор (пропускающей способностью), однако фактическая настройка теста очень проста.

[0076] В соответствии с Фиг. 5(a), в середине трубы 11 установлен клапан 2 управления потоком газа. Основным компонентом клапана 2 управления потоком газа является пористый цилиндр 1, представляющий собой пористую структуру. Плотность пор (пропускающая способность) пористого цилиндра 1 должна быть специально рассчитана, а длина пористого цилиндра 1 должна быть не ниже предельного значения L_lim. Скорость потока газа, втекающего в трубу 11, равна Q_tin, скорость потока газа, протекающего через пористую структуру, равен Q_po, а скорость потока газа, выходящего из трубы 11, равен Q_tout, которые, очевидно, равны друг другу. Фиг. 5(b) изображает участок А-А' трубы 11, соединенный с клапаном 2 управления потоком газа, показанным на Фиг. 5(а), Фиг. 5(с) изображает участок В-В' трубы 11, соединенный с клапаном 2 управления потоком газа, показанным на Фиг. 5(a), в котором образован единственный проточный канал 13, а процесс перехода потока газа из неустойчивого состояния в устойчивое состояние инфильтрации можно увидеть, обратившись к Фиг. 5(d).

[0077] Фиг. 5(b) и Фиг. 5(с) изображают виды в поперечном разрезе, соответственно, в положении трубы 11 и в положении пористого цилиндра 1, с равными площадями на поперечных сечениях, через которые может протекать текучая среда, что можно выразить как:

S_A-А'=S_B-В'*Sg

где S_A-А' обозначает сечение внутреннего диаметра канала потока; S_B-В' обозначает сечение внутреннего диаметра клапана 2 управления потоком газа; S_g обозначает газонасыщенность пористого цилиндра 1.

[0078] Направление потока газа на Фиг. 5(d) - от левой трубы к правой трубе. Газ в левой трубе находится в неустойчивом состоянии потока. После того, как газ входит в пористую область 103 управляющего клапана, состояние потока газа постепенно изменяется, чтобы стать устойчивым состоянием потока, и поддерживает устойчивое состояние потока на протяжении эффективной длины. После того, как газ входит в переходную зону 104, состояния потока управляющего клапана, газ постепенно переходит из состояния устойчивого потока в неустойчивое состояние и снова переходит в состояние неустойчивого потока после прохождения определенного расстояния в правой трубе.

[0079] Как видно из вышеприведенного анализа, состояние потока становится устойчивым в области пор клапана 2 управления потоком газа. Этот способ обеспечивает теоретическое руководство для количественного распределения потока газа.

[0080] (II) Клапан управления потоком газа и принцип его работы

[0081] На основе вышеописанного способа достижения устойчивой инфильтрации газа, чтобы иметь возможность осуществлять регулирование скорости потока в определенном диапазоне, а кроме того, для эффективного управления скоростью потока газа в канале закачки газа, в одном варианте выполнения настоящей заявки предложен клапан 2 управления потоком газа. В соответствии с Фиг. 6, клапан 2 управления потоком газа конкретно содержит: трубчатый корпус 21, две крышки 22, расположенные, соответственно, на обоих концах корпуса 21 клапана, и два фланца 23, установленные, соответственно, на обоих концах корпуса 21 клапана. Одна сторона каждого фланца 23 сообщается с каналом 3 закачки газа, а другая сторона каждого фланца 23 соединена с крышкой 22 клапана. Корпус 21 клапана имеет трубчатые каналы, расположенные один за другим вдоль горизонтального направления корпуса 21 клапана. Трубчатые каналы содержат проточный канал 24 трубы и установочные каналы 25. Пористый цилиндр 1 установлен в каждом из установочных каналов 25.

[0082] На Фиг. 6 в качестве примера взята трехходовая конструкция, состоящая из одного проточного канала 24 и двух установочных каналов 25. Однако при практическом применении количество каналов может быть увеличено или уменьшено в зависимости от фактических обстоятельств, при этом может быть включен клапан 2 управления потоком газа. Клапан 2 управления потоком газа содержит фланец 23, крышку 22, корпус 21 и компенсатор 27 давления. Первый слой корпуса 21 клапана выполнен канальным по типу трубного потока, а второй и третий слои снабжены пористыми цилиндрами для регулирования устойчивого потока газа. Кроме того, клапан 2 управления потоком газа также может представлять собой клапан управления потоком газа с конструкцией с пятью отверстиями.

[0083] Для дальнейшего улучшения герметизирующих свойств соединения между крышкой 22 клапана и корпусом 21 клапана в месте соединения между портом корпуса 21 клапана и крышкой 22 клапана установлена уплотнительная шайба, причем уплотнительная шайба может представлять собой О-образное кольцо 28.

[0084] Клапан 2 управления потоком газа дополнительно содержит манометр 26 и компенсатор 27 давления, которые расположены на внешней поверхности корпуса 21 клапана. Манометр 26 соединен с отверстием 254 для измерения давления, а компенсатор 27 давления соединен с отверстием 255 для повышения и сброса давления.

[0085] (1) Конструкция

[0086] Фланец 23

[0087] Одна сторона фланца 23 соединена с каналом 3 закачки газа, а другая сторона фланца 23 соединена с крышкой 22 клапана. При применении на нефтяном месторождении фланец 23 необходимо приварить к крышке 22 клапана. Фланец 23 имеет обычную конструкцию, как показано на Фиг. 7.

[0088] Крышка 22 клапана

[0089] В соответствии с Фиг. 8(a) и Фиг. 8(b), в крышке 22 клапана установлены соединительные каналы 221, причем один конец каждого из соединительных каналов 221 сообщается с внутренней частью каждого из трубчатых каналов, а другой конец каждого из соединительных каналов 221 имеет, соответственно, шток 222 клапана, так что газ в канале 3 закачки газа проходит через соединительный канал 221, соответствующий штоку 222 клапана в открытом состоянии, а затем поступает в трубчатый канал, сообщающийся с соединительным каналом 221. Уплотнительная поверхность 223 на одной стороне крышки 22 используется для соединения с корпусом 21 клапана, а соединительная поверхность 224 трубы на другой стороне крышки 22 клапана используется для соединения с каналом 3 закачки газа. На соединительном канале 221 выполнена О-образная кольцевая канавка 225.

[0090] Корпус 21 клапана

[0091] Имеются два пористых цилиндра 1, внутренняя часть одного из которых образует первый инфильтрационный канал, а внутренняя часть другого образует второй инфильтрационный канал. Другими словами, внутренняя часть корпуса 21 клапана имеет три канала, а именно, проточный канал 24 трубы, первый установочный канал 251 и второй установочный канал 252, в указанном порядке. В соответствии с Фиг. 9(a) и Фиг. 9(b), установочные каналы 25 сообщаются друг с другом, а отверстие 254 для измерения давления и отверстие 255 для повышения и сброса давления расположены в нижней части второго установочного канала 252.

[0092] Между первым установочным каналом 251 и вторым установочным каналом 252 выполнено соединительное отверстие 253. Отверстие 254 для измерения давления выполнено между вторым установочным каналом 252 и корпусом 21 клапана. Отверстие 255 для повышения и сброса давления выполнено между вторым установочным каналом 252 и корпусом 21 клапана.

[0093] В соответствии с Фиг. 10, в установочном канале 25 установлен резиновый цилиндр 256, расположенный в направлении длины установочного канала 25, а уплотнительное кольцо 257 установлено между резиновым цилиндром 256 и внутренней поверхностью каждого из двух отверстий установочного канала 25, так что между резиновым цилиндром 256 и внутренней поверхностью установочного канала 25 образовано ограничивающее давление кольцевое пространство 258. Резиновый цилиндр 256 имеет поддерживающие короткие трубки 259, соответственно, вблизи двух портов установочного канала 25, причем пористый цилиндр 1 соединен между указанными двумя поддерживающими короткими трубками 259.

[0094] Уплотнительная шайба установлена на стороне уплотнительного кольца 257, которое находится рядом с портом установочного канала 25, причем уплотнительная шайба может представлять собой кольцо 28 O-образной формы.

[0095] В соответствии с конструкцией, в установочном канале 25 установлен пористый цилиндр с определенной пропускающей способностью для реализации устойчивого инфильтрационного потока в канале. В соответствии с Фиг. 10, пористый цилиндр установлен внутри резинового цилиндра 256, и, если длина цилиндра меньше длины канала, оставшаяся часть канала заполнена поддерживающей короткой трубой 259 из стали. Уплотнительные кольца 257 установлены на обоих концах установленного резинового цилиндра 256. На внутренней и внешней сторонах уплотнительного кольца 257 выполнены канавки для установки О-образных колец, причем под давлением О-образные кольца 28 играют роль уплотнения на обеих сторонах уплотнительного кольца 257.

[0096] Между резиновым цилиндром 256 и внутренней поверхностью канала имеется небольшое ограничивающее давление кольцевое пространство 258, причем кольцевое пространство находится под давлением компенсатора 27, так что уплотнительное кольцо 257 уплотняет торцевую поверхность крышки 22 клапана и газ протекает только внутри резинового цилиндра 256.

[0097] Пористый цилиндр изготовлен из металлических наночастиц с хорошим размером пор и равномерностью распределения, а также хорошей устойчивостью к давлению (рабочее давление может достигать 40 МПа). Характеристическими параметрами пористого цилиндра являются пропускающая способность, диаметр и длина.

[0098] Компрессор 27

[0099] Компрессор 27 аналогичен по конструкции гидравлическому домкрату и может приводиться в действие вручную для повышения давления в ограничивающем давление кольцевом пространстве 258. Детали не будут повторяться.

[00100] Кроме того, в конкретном экспериментальном тесте может быть использовано экспериментальное испытательное устройство, содержащее: три клапана 2 управления потоком газа, три устройства учета расхода газа, баллон с азотом, манометр 26 и несколько клапанных элементов соединительной трубы. Клапан 2 управления потоком газа внутри имеет группу пористых цилиндров 1, а функция потока заключается в том, что клапан 2 управления потоком газа может быть испытан отдельно или в сочетании с тремя клапанами 2 управления потоком газа.

[00101] (2) Рабочий процесс

[00102] Далее характеристики настоящей заявки описаны в связи с фактическими условиями на нефтяном месторождении.

[00103] Условия применения: максимальная суточная производительность азотного компрессора высокого давления составляет 10000 Нм³/сутки, а максимальное выходное давление составляет 25 МПа. Давление от 20 до 23 МПа, суточная добыча газа от 7000 до 9000 Нм³/сутки.

[00104] Имеются две нагнетательные скважины, в которые на ранней стадии закачали воду, и теперь требуется закачка газа, чтобы реализовать пробковую закачку с одноступенчатой закачкой воды и одностадийным газом. Устьевое давление закачки при закачке воды в скважине №1 составляет 10 МПа, суточный объем закачки воды составляет 30 м³; устьевое давление закачки при закачке воды скважины №2 составляет 12 МПа, суточный объем закачки воды составляет 15 м³. В расчете на суточный объем закачки газа он составляет 6000 Нм³/сутки для скважины №1 и 3000 Нм³/сутки для скважины №2.

[00105] Традиционный способ

[00106] В предшествующем уровне техники в скважине №1 ив скважине №2 устанавливались обычные пластинчатые клапаны.

[00107] Газ, произведенный азотным компрессором высокого давления, поступает в параллельные скважину №1 и скважину №2 по отводным трубопроводам, при этом давление на устье обеих скважин повышается. Когда давление азотного компрессора устойчиво (21 МПа), устьевое давление скважины №1 и скважины №2 составляет около 21 МПа, а потеря давления в трубопроводе небольшая. В это время дебит скважины №1 составляет 8000 Нм³/сутки, а дебит скважины №2 составляет 500 Нм³/сутки. Способ снижения дебита путем закрытия клапана скважины №1 не может быть реализован многократно. Когда клапан отрегулирован почти до закрытого состояния, очевидного улучшения все еще нет, а если клапан постоянно опускается, его очень легко закрыть, что приводит к удержанию давления, а азотный компрессор удерживается и останавливается. Когда клапан снова открывается, дебит достигает 8000 Нм³/сутки после открытия клапана из-за влияния шага штока клапана.

[00108] Закачка в одиночную скважину должна осуществляться исходя из того, что регулировка клапана неэффективна. Для односкважинной закачки скважины №1 давление составляет 20 МПа, дебит составляет 7500 Нм³/сутки, причем дебит все еще не может быть отрегулирован для обеспечения постоянного эффекта закачки. Таким образом, для достижения расчетного дебита 6000 Нм³/сутки необходимо провести 19 часов непрерывной закачки, при этом закачку продолжают в течение 19 часов на второй день, пока не будет завершен объем закачки этого цикла.

[00109] Для закачки в одиночную скважину №2 давление составляет 22 МПа, дебит составляет 6000 Нм³/сутки. Здесь также должен применяться тот же способ прерывистой закачки, что и в скважине №1, т.е. непрерывная закачка в течение 10 часов в день для достижения расчетного дебита 3000 Нм³/сутки. Очевидно, что один компрессор не может удовлетворить схему одновременной закачки двух скважин, причем закачка может осуществляться только поочередно между двумя скважинами. Первоначальная проектная схема не может быть реализована.

[00110] Процесс и эффект от использования клапана управления устойчивым потоком газа.

[00111] Вариант выполнения настоящего изобретения дополнительно обеспечивает способ установки клапана 2 управления потоком газа. В соответствии с Фиг. 11, способ установки клапана 2 управления потоком газа, в частности, включает:

S100: установку пористых цилиндров, соответственно, в установочные каналы клапана управления потоком;

S200: установку крышек клапанов с заранее установленными фланцами, соответственно, с обеих сторон корпуса клапана; и

S300: прочное соединение фланцев с каналом закачки газа.

[00112] В конкретном примере этапа S100, в соответствии с Фиг. 12, этап S100 способа, установка клапана 2 управления потоком газа, в частности, включает:

S110: установку каждого из пористых цилиндров в резиновый цилиндр;

S120: установку поддерживающих коротких трубок в зазорах между пористыми цилиндрами и портами резинового цилиндра;

S130: установку уплотнительных колец, соответственно, с обеих сторон резинового цилиндра; и

S140: установку резинового цилиндра в установочный канал.

[00113] Между S200 и S300, в соответствии с Фиг. 13, способ установки клапана 2 управления потоком газа, в частности, включает:

S010: установку манометра для измерения давления установочного канала и компенсатора давления для повышения или сброса давления в установочных каналах на внешней поверхности корпуса клапана;

S020: управление компенсатором давления для приложения давления таким образом, чтобы газ заполнялся ограничивающим давлением кольцом, сформированным между резиновым цилиндром и внутренней поверхностью установочного канала.

[00114] Например, на Фиг. 14, теперь будут представлены параметры конструкции клапана 2 управления потоком газа, установка пористого цилиндра 1 и применение клапана 2 управления потоком газа в процессе закачки газа.

[00115] а. Расчет соответствующих параметров клапана 2 управления потоком газа

[00116] Во-первых, пористый цилиндр предпочтительно характеризуют рабочим давлением 21 МПа. Характеристическими параметрами цилиндра являются пропускающая способность, диаметр и длина. Как правило, диаметр клапана 2 управления потоком газа после обработки является постоянным, так что предпочтительно определяют только пропускающую способность и длину.

[00117] Эффект распределения потока цилиндра с пористым материалом диаметром 2 см тестируется в лаборатории.

[00118] Фиг. 15 изображает зависимость между объемом газа и разностью давлений для образцов длиной 7 см и различной пропускающей способности.

[00119] Фиг. 16 изображает зависимость между объемом газа и разностью давлений для образцов с разностью давлений 0,05 МПа и различной длины.

[00120] Результаты испытаний показывают, что скорость потока газа устойчива и линейный закон очевиден при условии, что разность давлений превышает 0,02 МПа, а длина превышает 5 см. Следовательно, распределительный количественный эффект при выборе пористого цилиндра показан в Таблице 3.

[00121] b. Установка пористого цилиндра 1

[00122] Образец 01#-003 устанавливают в установочном канале к12 первого клапана управления потоком, показанного на Фиг. 14, а образец 02#-005 устанавливают в установочном канале k13 первого клапана управления потоком, показанного на Фиг. 14 (т.е. верхнего клапана управления потоком, показанного на Фиг. 14).

[00123] Образец 01#-004 устанавливают в установочном канале к22 второго клапана управления потоком, показанного на Фиг. 14, а образец 02#-006 устанавливают в установочном канале k23 второго клапана управления потоком, показанного на Фиг. 14 (нижнего клапана управления потоком, показанного на Фиг. 14).

[00124] Пористый цилиндр устанавливают следующим образом: сначала выбранный цилиндр устанавливают в резиновый цилиндр 256, а затем пустое пространство заполняется поддерживающей короткой трубкой 259. Уплотнительные кольца 257 устанавливаются, соответственно, с обеих сторон резинового цилиндра. Наконец, все вместе помещают в соответствующий установочный канал.

[00125] Крышку 22 клапана устанавливают, как показано ниже: крышку 22 клапана с фланцами 23 устанавливают с обеих сторон корпуса 21 клапана для обеспечения точного позиционирования уплотнительных шайб.

[00126] Вспомогательные части устанавливают, как показано ниже: устанавливают манометр 26 и компенсатор 27 давления. После установки компенсатор 27 давления используют для повышения давления в ограничивающем давление кольцевом пространстве 258 до 0,1 МПа, так что ограничивающее давление кольцевое пространство 258 заполняют газом, а внутренние части, такие как резиновый цилиндр 256, закрепляют.

[00127] с. Применение клапана 2 управления потоком газа в процессе закачки газа

[00128] Установленные клапаны 2 управления потоком газа соединяют с основной магистралью и магистралью одиночной скважины в соответствии с Фиг. 14.

[00129] Как видно из приведенного выше принципиального анализа и результатов испытаний, общее количество Qin закачиваемого газа может быть получено с помощью различных режимов управления, которые разветвляются на первую ветвь и вторую ветвь посредством клапана 2 управления потоком газа, и соответствующее соотношение скоростей потока Qвых1 : Qвых2 приближается к 2:1. Общее давление Pin на входе канала закачки газа разветвляется на первое давление Pin1 и второе давление Pin2, соответственно, через первую и вторую ветви.

[00130] На первом этапе проходные клапаны, то есть первый проходной клапан Ш и второй проходной клапан t21, обоих клапанов 2 управления потоком газа открывают, когда начинают закачку газа.

[00131] На втором этапе, после бесперебойной работы газового компрессора высокого давления (5 мин), открывают клапаны с обеих сторон установочного канала k12 первого клапана 2 управления потоком газа, а затем открывают клапаны с обеих сторон установочного канала k22 двух клапанов 2 управления потоком газа, после чего клапаны с обеих сторон первого проходного клапана t11 и второго проходного клапана t21 медленно закрывают. Согласно теоретической оценке и тестовым экспериментам, соотношение скоростей потока Qвых1 : Qвых2 на выходе из двух клапанов 2 управления потоком газа приближается к 2:1. Очевидно, что на этом этапе можно использовать парную комбинация установочного канала k13 и установочного канала k23.

[00132] На третьем этапе, если соотношение скоростей потока на выходе значительно отклоняется от расчетного соотношения, можно использовать комбинацию нескольких каналов, при этом типичный теоретический эффект комбинирования показан в Таблице 4. Когда давления Pout1 и Pout2 на выходе сильно различаются, соотношение на выходе в Таблице 4 изменяется и может гибко регулироваться по тому же самому принципу.

[00133] Следует отметить, что в настоящем документе относительные термины используются только для того, чтобы отличить один объект или операцию от другого объекта или операции, при этом существование любой такой фактической связи или порядка между этими объектами или операциями не обязательно требуется или подразумевается. Более того, термин «содержать», «включать» или любой другой вариант предназначен для охвата неисключительных включений, так что процесс, способ, продукт или устройство, содержащие ряд элементов, содержат не только эти элементы, но и другие элементы, не указанные явно, или дополнительно содержащие неотъемлемые элементы такого процесса, способа, продукта или устройства. Элемент, определяемый фразой «содержащий…», не исключает наличия дополнительных элементов в процессе, способе, продукте или устройстве, включающем этот элемент. Термины «верхний», «нижний» и т.п. указывают на соотношение ориентации или положения, основанное на соотношении ориентации или положения, показанном на чертежах, исключительно для удобства описания и упрощения изобретения, но не указывают и не подразумевают, что устройство или упомянутый элемент должен иметь определенную ориентацию, быть сконструирован и работать в определенной ориентации и, следовательно, не должен рассматриваться как ограничивающий изобретение. Термины «установлен», «присоединен», «соединен с» следует понимать в широком смысле, если прямо не указано и не определено иное. Например, соединение может быть фиксированным соединением, разъемным соединением или интегрированным соединением, или может быть механическим соединением, или электрическим соединением, или может быть непосредственным соединением, или может быть опосредованным соединением через промежуточное средство, или внутренним сообщением между двумя элементами. Конкретные значения приведенных выше терминов в настоящем изобретении могут быть поняты специалистами в данной области в зависимости от обстоятельств.

[00134] Многочисленные конкретные детали изложены в описании изобретения. Однако следует понимать, что варианты выполнения изобретения могут быть осуществлены без этих конкретных подробностей. В некоторых случаях хорошо известные способы, конструкции и методики не показаны подробно, чтобы не затруднять понимание настоящего изобретения. Точно так же следует понимать, что в вышеприведенном описании иллюстративных вариантов выполнения настоящего изобретения, чтобы упорядочить настоящее описание и помочь в понимании одного или нескольких различных аспектов изобретения, различные признаки изобретения иногда сгруппированы вместе в единый вариант выполнения, чертеж или их описание. Однако раскрытую методику не следует истолковывать как отражающую намерение о том, что в заявленном изобретении заявлено больше признаков, чем прямо указано в каждом пункте формулы изобретения. Точнее, как отражено в формуле изобретения, изобретательский аспект заключается не во всех признаках единственного варианта выполнения, раскрытого выше. Соответственно пункты формулы изобретения, которые следуют за подробными вариантами выполнения, настоящим включены посредством ссылки в подробное описание, при этом каждый пункт формулы изобретения сам по себе служит отдельным вариантом выполнения изобретения. Следует отметить, что варианты выполнения в настоящей заявке и признаки в вариантах выполнения могут бесконфликтно комбинироваться друг с другом. Изобретение не ограничивается каким-либо отдельным аспектом, или одним отдельным вариантом выполнения, или какой-либо комбинацией и/или заменой этих аспектов и/или вариантов выполнения. Кроме того, каждый аспект и/или вариант выполнения изобретения можно использовать отдельно или в сочетании с одним или несколькими другими его аспектами и/или вариантами выполнения.

[00135] Несмотря на то, что вариант выполнения описания обеспечивает этапы работы способа, как описано в варианте выполнения или блок-схемах, на основе обычных или нетворческих средств может быть включено большее или меньшее количество этапов операций. Порядок этапов, перечисленных в вариантах выполнения, является просто одним из различных порядков выполнения этапов, а не уникальным порядком выполнения. В реальном устройстве или конечном продукте этапы могут выполняться последовательно или параллельно в соответствии со способами, проиллюстрированными в вариантах выполнения или на чертежах (например, с помощью параллельного процессора или в среде многопоточной обработки и даже в среде с распределенной обработкой данных). Термин «содержать», «включать» или любой другой вариант предназначен для охвата неисключительных включений, так что процесс, способ, продукт или устройство, содержащие ряд элементов, включают не только эти элементы, но также и другие элементы, явным образом не перечисленные, или дополнительно содержащие неотъемлемые элементы такого процесса, способа, продукта или устройства. В случае отсутствия дополнительных ограничений это не исключает другие идентичные элементы, существующие в процессе, способе, продукте или устройстве, содержащем эти элементы.

[00136] Наконец, следует отметить, что приведенные выше варианты выполнения используются только для иллюстрации технического решения настоящего изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие его. Хотя настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на предшествующие варианты выполнения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что технические решения, описанные в приведенных выше вариантах выполнения, все еще могут быть изменены, или некоторые или все их технические признаки могут быть заменены эквивалентами. Такие модификации и замены не отклоняют сущность соответствующего технического решения от объема технического решения каждого варианта выполнения настоящего изобретения и должны быть включены в объем формулы изобретения и описания настоящего изобретения.

Claims (26)

1. Клапан управления потоком газа, содержащий трубчатый корпус, две крышки, установленные соответственно на обоих концах корпуса клапана, и два фланца, установленные соответственно на обоих концах корпуса клапана,

при этом одна сторона фланца сообщается с каналом закачки газа, а другая сторона фланца соединена с крышкой клапана,

корпус клапана имеет внутри трубчатые каналы, расположенные один за другим вдоль горизонтального направления корпуса клапана, причем трубчатые каналы содержат проточный канал трубы и установочные каналы,

причем в каждом установочном канале установлен пористый цилиндр с пористой структурой, при этом внутренняя часть пористого цилиндра формирует инфильтрационный канал для устойчивого инфильтрационного потока газа, причем число Рейнольдса, характеризующее состояние потока газа, протекающего через инфильтрационный канал, является положительным числом, меньшим 2300,

в крышке клапана выполнены соединительные каналы, причем один конец каждого соединительного канала сообщается с внутренней частью каждого трубчатого канала, а второй конец каждого соединительного канала имеет соответственно шток клапана так, что газ в канале закачки газа проходит через соединительный канал, соответствующий штоку клапана в открытом состоянии, и поступает в трубчатый канал, сообщающийся с соединительным каналом.

2. Клапан по п. 1, в котором имеются два пористых цилиндра, причем внутренняя часть одного из них образует первый инфильтрационный канал, а внутренняя часть другого из них образует второй инфильтрационный канал.

3. Клапан по п. 2, в котором корпус клапана имеет первый установочный канал и второй установочный канал, причем указанные два пористых цилиндра установлены соответственно в первом установочном канале и во втором установочном канале, между первым установочным каналом и вторым установочным каналом имеется соединительное отверстие,

между вторым установочным каналом и корпусом клапана имеется отверстие для измерения давления и между вторым установочным каналом и корпусом клапана имеется отверстие для повышения и сброса давления.

4. Клапан по п. 3, дополнительно содержащий манометр и компенсатор давления, которые установлены на внешней поверхности корпуса клапана,

при этом манометр соединен с отверстием для измерения давления, а компенсатор давления соединен с отверстием для повышения и сброса давления.

5. Клапан по п. 1, в котором в месте соединения между портом корпуса клапана и крышкой клапана установлено уплотнительное кольцо.

6. Клапан по п. 1, в котором в установочном канале установлен резиновый цилиндр, расположенный в направлении длины установочного канала, а между резиновым цилиндром и внутренними поверхностями обоих портов установочного канала установлено уплотнительное кольцо так, что между резиновым цилиндром и внутренней поверхностью установочного канала образуется ограничивающее давление кольцевое пространство,

причем резиновый цилиндр снабжен поддерживающими короткими трубками, расположенными соответственно рядом с двумя портами установочного канала, и пористый цилиндр присоединен между указанными двумя поддерживающими короткими трубками.

7. Клапан по п. 6, в котором на стороне уплотнительного кольца вблизи порта установочного канала установлена уплотнительная шайба.

8. Способ установки клапана управления потоком газа по любому из пп. 1-7, включающий:

установку пористых цилиндров соответственно в установочных каналах клапана управления потоком,

установку крышек клапана с заранее установленными фланцами соответственно с обеих сторон корпуса клапана, и

прочное соединение фланцев с каналом закачки газа.

9. Способ по п. 8, в котором при установке пористых цилиндров в установочных каналах клапана управления потоком соответственно:

устанавливают каждый пористый цилиндр в резиновом цилиндре,

устанавливают поддерживающие короткие трубки в зазорах между пористыми цилиндрами и портами резинового цилиндра,

устанавливают уплотнительные кольца соответственно с обеих сторон резинового цилиндра, и

устанавливают резиновый цилиндр в установочный канал.

10. Способ по п. 9, в котором после установки крышек клапана с заранее установленными фланцами соответственно с обеих сторон корпуса клапана, также:

на внешней поверхности корпуса клапана устанавливают манометр для измерения давления в установочном канале и компенсатор давления для повышения или сброса давления в установочных каналах,

управляют компенсатором давления для приложения давления таким образом, чтобы газ заполнил ограничивающее давление кольцевое пространство, образованное между резиновым цилиндром и внутренней поверхностью установочного канала.