一种超高压高温实验回压阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超高压高温实验回压阀，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，所述合金膜片4位于上阀体1和下阀体2之间，并与上阀体和下阀体形成多级组合软密封10，上阀体中有超高压气室体3，超高压气室体连接回压管线端9，并与水平流体通道5之间有一通孔11；位于下阀体中的水平流体通道5和垂直流体通道6的交点处有一中心孔7，该中心孔向上延伸进超高压气室体，在中心孔中有阀针8，阀针的顶部加工成螺杆Ⅰ15，阀针8的针尖坐封在中心孔7末端的密封垫14上，所述中心孔向下连接出样管线端12。本发明密封性能好、压力控制精度高、稳定性强且无死体积，填补了现有技术的空白。
【专利说明】一种超高压高温实验回压阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油天然气开采过程中用于各种室内驱替岩心实验的一种超高压高温实验回压阀。
【背景技术】
[0002]岩心驱替实验是石油天然气开采过程中提高采收率的主要评价技术手段，是在地层(温度、压力)条件下对岩心孔隙中油、气采出的科学研究。实验过程中稳定精确的控制地层压力，是实验的关键。油井越深，地层压力和温度就越高。目前，超高温高压的油气藏不断被发现，此类油气藏的地层压力超过lOOMPa，地层温度在160°C以上，这对各种实验仪器的密封，特别是动密封提出了更高的要求。目前研发的超高压实验装置或浮动活塞式回压装置，虽然其密封条件可靠，压力控制精度高，但是无法解决活塞阀针与超高压筒体端面之间存在死体积的问题，这对实验结果可靠性有很大的影响。国内虽已研制出高精度无死体积的回压驱替装置，但其压力控制范围有限，不能够满足70MPa以上的驱替实验，更无法用于超高压和高温条件下的驱替实验的回压控制。因此研发测试精度更高、使用范围更广、操作稳定性更好的回压阀非常必要。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种超高压高温实验回压阀，用于超高压高温驱替实验中，密封性能好、压力控制精度高、稳定性强且无死体积，填补了现有技术的空白。
[0004]为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
[0005]一种超高压高温实验回压阀，为一圆柱体，主要由上下阀体、超高压气室、合金膜片、水平及垂直流体通道、阀针组成，选用高强度不锈钢材料加工成上下两个不同功能作用的阀体，上阀体为超高压气室部分，主要用于将高压气体作用于合金膜片上；下阀体为超高压流体稳压部分。上下阀体之间有一合金膜片，所述合金膜片与上下阀体间均采用氟橡胶圈形成多级组合软密封，所述氟橡胶圈在实验条件下的弹性形变能够有效消除密封圈沟槽的死体积。下阀体中水平流体通道和垂直流体通道的交点处有一中心孔，所述中心孔向上延伸进超高压气室体，向下通过垂直流体通道连接出样管线。中心孔中安装有阀针，阀针的顶部加工成螺杆，所述螺杆穿过合金膜片并与螺母旋合，螺杆、螺母与合金膜片之间利用氟橡胶密封圈密封。阀针的针尖坐封在中心孔末端的密封垫上，回压阀的出口端采用螺杆结构，使下阀体的部件易于更换。
[0006]本发明的工作过程是这样实现的:在驱替实验前通过连接回压阀气室的回压管线将外部气体增压泵中的超高压气体输送到气室中，此时回压阀连接阀针的合金膜片受到气室内气体向下的作用力，使阀针针尖与中心孔末端的密封垫在产生的预压力作用下接触而使阀处于关闭状态。用实验所需的流体样品饱和岩心，通过调节回压阀的压力控制实验所需压力。在实验条件下，按控制模式将驱替流体样品用驱替泵注入岩心进行驱替实验，在压差的作用下，将实验样品驱替到岩心出口端的回压阀中，驱替流体样品通过回压阀下阀体中的水平流体通道与合金膜片之间的通孔到达合金膜片底部，此时所述合金膜片底部的压力逐渐增加，当该压力增加到稍大于合金膜片上部超高压气室体内气体的压力时，将产生微小的向上压差，使合金膜片带动阀针向上运动，阀针针尖离开中心孔末端的密封垫，阀打开，流体通过垂直通道的出样管线流出，随着流体的流出合金膜片底部的压力逐渐降低，当该压力降低至稍小于合金膜片上部超高压气室体内气体的压力时，又将产生向下的压差，使合金膜片带动阀针向下运动，阀针针尖与中心孔末端的密封垫接触，阀关闭，流体不能通过垂直通道流出。如此反复的进行此过程，完成对回压阀压力的精确控制。
[0007]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(I)采用多级组合软密封方式，对超高压、高温和强腐蚀实验流体的适应行强，在实验过程中，多级组合软密封发生弹性变形，在温度压力恢复时，软密封装置也恢复其弹性形变，采用此密封方式可以多次进行实验而不更换密封装置，同时也极大的提高了密封系统的可靠性。
[0008](2)多级组合软密封方式采用氟橡胶圈，该密封圈在实验条件下的弹性形变能够有效消除密封圈沟槽的死体积，不会造成回压下降且压力波动范围很小，使从岩心流出的流体通过回压阀时，能够保持更高精度的实验压力值要求；
(3 )采用特殊材料制作的合金膜片，灵敏度高且耐高温高压抗腐蚀，极大提高了实验的精度以及回压阀的循环性能；
(4)回压阀的出口端采用螺杆结构，使回压阀下阀体中的密封装置容易更换而不影响下阀体的性能；
(5)价格低廉，原料易得，性能稳定，安全性更高，适应性更强。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明超高压高温实验回压阀的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0011]参看图1，一种超高压高温实验回压阀，为一圆柱体，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，所述合金膜片4位于上阀体I和下阀体2之间，并与上阀体和下阀体形成多级组合软密封10，上阀体中有超高压气室体3，所述超高压气室体连接回压管线端9，并与位于下阀体2中的水平流体通道5之间有一通孔11 ;位于下阀体中的水平流体通道5和垂直流体通道6的交点处有一中心孔7，所述中心孔向上延伸进超高压气室体，在中心孔中有阀针8，阀针的顶部加工成螺杆I 15，所述螺杆穿过合金膜片并与螺母16旋合，螺杆、螺母与合金膜片之间利用氟橡胶密封圈17密封，所述阀针8的针尖坐封在中心孔7末端的密封垫14上，用于关闭和打开流体通道，所述中心孔向下连接出样管线端12，该出样管线端加工成螺杆II 13，利于拆卸更换阀针和密封装置。
【权利要求】
1.一种超高压高温实验回压阀，为一圆柱体，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，其特征在于，所述合金膜片(4)位于上阀体(I)和下阀体(2 )之间，并与上阀体和下阀体形成多级组合软密封(10 )，上阀体中有超高压气室体(3)，所述超高压气室体连接回压管线端(9)，并与位于下阀体(2)中的水平流体通道(5)之间有一通孔(11);位于下阀体中的水平流体通道(5)和垂直流体通道(6)的交点处有一中心孔(7)，所述中心孔向上延伸进超高压气室体，在中心孔中有阀针(8)，阀针的顶部加工成螺杆I (15)，所述螺杆穿过合金膜片并与螺母(16)旋合，螺杆、螺母与合金膜片之间利用氟橡胶密封圈(17)密封，所述阀针(8)的针尖坐封在中心孔(7)末端的密封垫(14)上，所述中心孔向下连接出样管线端(12)。
2.如权利要求1所述的超高压高温实验回压阀，其特征在于，所述出样管线端(12)加工成螺杆II (13)。
【文档编号】F16K17/164GK103912700SQ201410157897
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】邹振, 涂汉敏, 汪周华, 郭平, 任涛, 刘辉, 汪浩瀚 申请人:西南石油大学