一种适应不同压力工况的压力控制器及使用方法

本发明属于石油，尤其涉及石油领域中用于室内驱替实验及相关类似科学研究中的一种适应不同压力工况的压力控制器及使用方法。

背景技术：

1、在石油勘探和开发过程中，室内驱替实验是一种用于评估油藏储层性质和油藏开发方式潜力的常用手段，其中室内驱替实验通过模拟油藏中围压油置换的过程，可以提供累计采收率、换油率、气油比等重要参数信息，对油田开发决策具有重要的指导意义。在室内驱替实验过程中，精准控制实验过程中的压力是至关重要的一环，精准控制压力才能够保证实验数据的可靠性，为油田开发提供可靠数据信息。

2、然而目前市场上的一些压力控制装置存在一些问题，一定程度上干扰到实验数据的精准性和可靠性。申请号cn201910437753.1(公布号cn110260006a)的发明专利公开了一种回压阀，该装置在空腔内部采用活塞体位移进行压力控制，但该方法对于压力变化较小情况存在感应不灵敏，无法实现对压力的精准控制，申请号cn201120157159.6(公布号202082434u)的实用新型专利公开了一种活塞式回压阀，该装置选择采用双层隔膜缓冲设计，但由于活塞厚度太大导致精度很小；申请号cn202211279632.7(公开号115628312a)的发明专利公开一种适用于多种压力工况的多模式回压阀，该装置采用两种注入方式设计不同压力工况，采用注入气体方式模拟高压力工况，但气体压缩性太强且该装置气室空间过小，该方式存在一定危险性，且长时间使用会导致膜片受到不可逆伤害，影响后续实验压力控制。

3、为了解决上述问题，本发明设计了一种适应不同压力工况的压力控制器及使用方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种适应不同压力工况的压力控制器及使用方法。

2、本发明通过在下腔体内设计活塞，下腔体的空腔使用围压油进行填充，利用液体具有压缩性的特征对压力实现精准控制。通过液体随压力变化体积同步发生变化的特征，利用围压油体积可以随压力变化进行调节，从而达到下腔体压力与压力仓一致，无论压力仓压力如何改变，下腔体都能够及时、准确的跟随，实现对压力的精准控制。

3、即当压力仓内压力发生变化时，活塞会上下移动导致空腔内围压油的体积发生相应改变。具体是当压力仓内压力增加时，压力仓压力大于空腔内压力，活塞会向下移动，压缩围压油体积从而提高下腔体内的压力。当压力仓压力减小时，此时下腔体内压力大于压力仓压力，活塞会向上移动，释放压力仓内围压油体积来减小下腔体内压力。

4、本发明采用如下技术方案：

5、一种适应不同压力工况的压力控制器，包括上腔体、下腔体、压力仓、感应膜片、活塞、进样口、出样口、进样孔、出样孔、导流槽、连通孔、进样管线、出样管线、压力进液口、控制进液口、密封圈。

6、所述上腔体与压力仓通过螺纹连接，并且连接处设有密封圈。上腔体内螺纹根部布置有感应膜片，感应膜片在上腔体和压力仓连接后与压力仓顶部紧密贴合，上腔体顶部侧面开设有压力进液口，利用压力进液口泵入围压油实现对感应膜片进行加压，设定所需控制的压力数值。

7、下腔体与压力仓通过螺纹连接，并且连接处设有密封圈。下腔体内部安装有活塞。下腔体底部侧面开设有控制进液口，通过控制进液口泵入围压油将活塞送至下腔体顶部，不设置压力。

8、压力仓结构分为上下两层，下层开设有进样口、连通孔和进样孔，进样口通过进样管线与连通孔相连，使得围压油通过进样口、进样管线进入连通孔，连通孔连通压力仓和活塞上表面，当围压油进入连通孔时，围压油将推动活塞下移，建立压力后通过进样孔进入压力仓上层。

9、压力仓上层设有出样孔、导流槽和出样口，出样孔与进样孔相连，出样孔通过导流槽和出样管线相连，出样管线与出样口相连，导流槽连接压力仓和感应膜片下表面，当下腔体压力大于上腔体设置的压力数值时，围压油顶起感应膜片，围压油进入导流槽内。围压油通过导流槽后流经出样管线，再通过出样口流出压力控制器。

10、进一步的，上腔体为外径8cm、内直径6.5cm，体积为250ml的筒状腔体。压力仓位直径6.5cm的圆柱体。下腔体为外径8cm，内直径6.5cm，体积为250ml的筒状腔体。

11、进一步的，感应膜片采用聚四氟乙烯材料。

12、进一步的，进样孔具有四个。

13、进一步的，导流槽具有四个。

14、一种适应不同压力工况的压力控制器的使用方法，包括如下步骤：

15、步骤1.将压力进液口与循环往复泵连接，循环往复泵设定目标压力值，进行恒压注入；

16、当上腔体内压力达到目标压力值p1时，循环往复泵停止注入时，关闭压力进液口，保持上腔体压力稳定。

17、步骤2.将控制进液口与循环往复泵连接，进行恒速注入；

18、当注入量达到250ml时，将活塞顶置下腔体上部与压力仓贴合，关停循环往复泵，关闭控制进液口。

19、步骤3.连接围压油管线与压力仓进样口，围压油通过压力仓下层连通孔进入下腔体内活塞上部，推动活塞下移；

20、由于活塞下移，下腔体中围压油不断压缩，产生压力p2。

21、当压力p2小于或等于压力p1时，围压油无法克服感应膜片上方压力p1，无法通过导流槽到达出样口；

22、当压力p2大于压力p1时，在压力作用下，围压油将感应膜片向上顶起，使得感应膜片于压力仓之间出现缝隙，随后通过缝隙进入导流槽到达出样口。

23、本发明的有益效果：

24、(1)在上腔体内，感应膜片上方流出空腔部分，内部采用围压油进行填充，利用围压油的液体压缩性对感应膜片弹性进行辅助，一定程度上减缓了感应膜片长时间使用后疲劳损耗以及永久变形的问题。

25、(2)在上腔体内，感应膜片上方设计空腔部分，内部采用围压油进行填充，利用液体内部压力处处均匀且各方向的压力相等，具有良好压力传导性，解决了感应膜片上压力分布不均匀的问题，使膜片具有更长的使用时间。

26、(3)在下腔体内，活塞下方具有空腔部分，内部采用围压油进行填充，利用液体具有压缩性的特征，随压力变化液体会发生不同体积的变化，通过活塞上下移动保证下腔体压力时刻与压力仓中压力保持一致，达到对压力精准控制。

27、(4)在压力仓中，下方存在于下腔体连接的连通孔，连通孔与活塞上方形成密封空间，该密封空间可以一定程度上减缓瞬时压力变化太大带来的影响。

28、(5)在压力仓中设计四个进样孔，保证当压力仓中压力p2大于感应膜片上方压力p1时，能及时将感应膜片顶起让围压油通过，解决了单孔无法及时顶起膜片的问题。

29、(6)在压力仓上方设计四条导流槽，保证围压油通过时不会发生堵塞。

30、(7)当活塞在压力作用下，向下产生一段位移时，在下腔体与压力仓将形成一个空间，对高速注入的围压油具有一定缓冲作用，防止瞬时压力变大太大，同时通过活塞下部围压油对压力进行精准控制，压力误差达到0.01mpa。