专利名称：一次连通阀及孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流体物理性质测量技术领域，主要涉及到ー种一次连通阀及具有该阀的孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置。
背景技术：
流体间组分的扩散性能测试实验是流体力学、渗流力学和气体动力学等主要学科中重要的研究參数。而孔隙介质内油气组分扩散性能是油藏方案设计的重要基础，也是油气田开发实验重要的研究參数。目前，孔隙介质内组分扩散性能的测试过程复杂，操作精度受多因素限制，该性能测试在油气田开发实验研究中进展缓慢。目前研究孔隙介质内组分的扩散性能的方法通常是在两种流体接触后，进入孔隙介质内，再取样分析各点位置流体的组分变化，达到监测扩散性质的目的。这种方法能有效监测到组分扩散过程，但存在以下弊端1、通常的实验流程要求多种流体进入孔隙介质后监测其扩散过程，显然该过程是动态扩散的过程，受驱动力的影响很大。无法测量静态扩散性质。2、测试过程无法控制两种流体接触时机，因而测试过程都有一定程度的滞后，无法测试到组分扩散初期的作用过程。3、通常实验流程决定了流体在进入孔隙之前即已进行接触，并未反映孔隙介质的影响。4、测试过程是连续的，不能中止或引入其它反应流体，限制了研究思路的深入。有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本设计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一次连通阀及具有该一次连通阀的孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置，其能在测试孔隙介质内油气组分扩散性能的实验过程中实现阀门两侧岩心的连通及分隔，以克服上述公知技术存在的缺陷。
实用新型内容本实用新型的目的是提供ー种一次连通阀及具有该阀的孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置，在进行孔隙介质内油气组分扩散性能实验过程中，能通过阀门控制技术使流体在孔隙介质中定吋、定状态接触，实现静态扩散性能的測量。为此，本实用新型提出ー种一次连通阀，其至少包括弾性膜、容置体、控制机构，所述容置体内具有容置部，所述容置部至少一端为开ロ端，所述控制机构设置在该容置部内，所述弹性膜设置在所述容置体的一个开ロ端，能覆盖所述容置体的端面，所述控制机构与所述弹性膜固定连接，并能将所述弹性膜收入所述控制机构内。如上所述的一次连通阀，其中，所述一次连通阀进ー步包括所述容置体的开ロ端设有阀盖，所述弹性膜设置在阀盖与容置体之间，通过螺栓将所述阀盖、弾性膜与所述容置体固定连接，所述阀盖、容置体由岩心柱制成。如上所述的一次连通阀，其中，所述容置体为ー个贯通的中空体，该中空体构成所述容置部，所述容置体的两端均设有阀盖，所述弹性膜设置在其中ー阀盖与容置体之间，通过螺栓将所述阀盖、弾性膜与所述容置体固定连接，所述阀盖、容置体由岩心柱制成。如上所述的一次连通阀，其中，所述弹性膜和阀盖之间设有一孔板，该孔板为ー环形片体。如上所述的一次连通阀，其中，所述控制机构包括:活塞缸，所述活塞缸靠近所述弾性膜的一端形成内置有导向通道的导向部，与所述活塞相连接的连杆容置在所述导向通道内，其端部与所述弹性膜固定连接。如上所述的一次连通阀，其中，所述活塞缸靠近所述导向部的一端设有能与外部供液装置相连接的注液管。如上所述的一次连通阀，其中，所述导向部朝向所述弹性膜的一端形成导向喇叭□。如上所述的一次连通阀，其中，所述岩心由具有孔隙介质的岩石或金属制成。本实用新型还提出一种孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置，包括:如上所述的一次连通阀，所述一次连通阀的两端分别顶抵于测试岩心，所述一次连通阀、测试岩心均被夹持在岩心夹持器内；所述一次连通阀的控制机构包括活塞缸，设置在所述活塞缸一端的注液管与所述岩心夹持器上的动カロ相连通。如上所述的孔隙介质 内油气组分扩散性能实验装置，其中，所述一次连通阀的连通面积大于等于所述测试岩心横截面积的1/2。与公知技术相比，本实用新型的特点及优点是:1.公知的实验流程要求多种流体进入孔隙介质(测试岩心)后才能监测其扩散过程，因而测试过程都有一定程度的滞后，无法测试到组分扩散初期的作用过程；且不同流体达到相同温度压カ的初始条件很难控制，而本实用新型由于在两个测试岩心之间设置了一次连通阀，因此能够严格控制组分扩散起始时刻，測量准确度提高。2.公知实验研究的是动态扩散的过程，受驱动力的影响很大，无法测量静态扩散性质。且公知的实验流程决定了流体在进入测试岩心的孔隙之前即已进行接触，不能真正反映孔隙介质的影响；而本实用新型的一次连通阀及实验装置提供了流体稳定的条件，可实现孔隙介质条件下的静态扩散性质测量。
以下附图仅g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是本实用新型的一次连通阀的分解示意图；图2是本实用新型的一次连通阀的控制阀体结构示意图；图3是本实用新型的具有一次连通阀的孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置的结构不意图；图4是采用本实用新型的装置进行孔隙介质内油气组分扩散性能实验的原理图。附图标号说明:20、一次连通阀 21、弹性膜22、控制机构221、活塞缸222、导向部2221、导向通道 2222、导向喇叭ロ 223、活塞[0031]224、连杆225、注液管23、岩心柱231、容置体2310、容置部 232、阀盖24、孔板3、测试岩心5、岩心夹持器 51、动カロ
具体实施方式
本实用新型通过在测试岩心之间设置一次连通阀，能够严格控制流体组分扩散的起始时刻，大幅度提高了测量的准确性，克服了目前公知的实验流程是多种流体进入测试岩心后才能监测其扩散过程，因而现有的测试方法都存在一定程度的滞后，无法测试到组分扩散初期的作用过程；且本实用新型的装置及方法，通过控制一次连通阀的打开速度，为对孔隙介质内流体的静态扩散性质测量提供了条件。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
。如图1、图2所示，本实用新型提出的一次连通阀20，其至少包括:弾性膜21、容置体231、控制机构22。其中，容置体231内具有容置部2310，所述容置部2310至少一端为开ロ端，控制机构22设置在该容置部2310内，弹性膜21设置在容置体231的一个开ロ端，能完全覆盖容置体231的端面。控制机构22与弾性膜21固定连接，井能将弹性膜21收入控制机构22内。一次连通阀20进ー步包括:在容置体231的开ロ端设有阀盖232，弹性膜21设置在阀盖232与容置体231之间，通过螺栓将阀盖232、弹性膜21与容置体231固定连接，阀盖232、容置体231由岩心柱23制成。在ー个具体实施例中，如图1所示，在弹性膜21和阀盖232之间设有一孔板24，该孔板24，通过螺栓将阀盖232、`孔板24弹性膜21与容置体231固定连接为一体。其中，该孔板24为ー环形薄片，并具有尽量大的内径，通过设置该孔板24，在弾性膜21被拉动时，可以避免弾性膜21与岩心柱23 (阀盖232、容置体231)之间因摩擦而破裂，使弾性膜21易于被完整地拉出，使一次连通阀20具有最大的连通面积。此外，弾性膜21可以是由硅橡胶制作的薄膜，具有耐温(常规60°C至+250°C)、耐氧化、强化学稳定性和机械强度较差的特点。温度范围符合油气组分扩散性能实验要求，强化学稳定性保证弹性膜21在油气存在条件下不变形，在阀门关闭状态下，弾性膜21能有效地阻断两侧流体接触。机械强度较差有利于弹性膜21的机械破坏，即能便于阀门的开启。所述一次连接阀的控制机构22包括:活塞缸221，该活塞缸221靠近弹性膜21的一端形成内置有导向通道2221的导向部222，与活塞223相连接的连杆224容置在导向通道2221内，连杆224的端部与弾性膜21固定连接，如图1、图3所示，在本实施例中，是连杆224的端部与弹性膜21的中部固定连接。进ー步地，活塞缸221靠近导向部222的一端设有能与外部供液装置相连接的注液管225。ー个具体的实施例中，如图2所示，导向部222朝向弹性膜21的一端形成导向喇叭ロ 2222。此外，上述容置体231内可以形成一端封闭，一端为开ロ端的内凹式容置部2310。为了便于加工，所述容置体231还可以为ー个贯通的中空体，则该中空体构成所述容置部2310，控制机构22设置在其内，容置体的两端均设有ー阀盖232，所述弹性膜21设置在ー侧的开ロ端，并覆盖容置体231的整个端面。通过螺栓将阀盖232、弹性膜21、容置体231连接为ー个整体，构成本实用新型的一次连通阀。其中，所述岩心柱23由具有孔隙介质的岩石或金属制成，其滲透率在I达西左右。图4是采用本实用新型的一次连通阀20进行孔隙介质内油气组分扩散性能实验的原理图，如图4所示，本实用新型的一次连通阀20设置在两测试岩心3之间，并最大程度地降低一次连通阀的无效容积，増加其连通面，以保证流体通过一次连通阀20时的扩散轨迹保持稳定。图中箭头方向为示意性地表示ー种流体的扩散方向。采用本实用新型的装置，可以实现对静态扩散和动态扩散两种扩散方式的测试，其中，静态扩散向一次连通阀20两侧的测试岩心柱3内注入流体，并使一次连通阀20两侧的流体具有相同的压力，然后停止流体的注入，打开阀门，监测一次连通阀20两侧流体在静态状态下的组分含量变化；动态扩散向一次连通阀20两侧的测试岩心柱3内注入流体，并使一次连通阀20两侧的流体具有相同的压力，然后打开阀门，仅向一侧的测试岩心柱内继续充入流体，如图4所示，在流动过程中，两侧流体相互扩散，此时监测出口方向流体的组分含量。如图3所示，为本实用新型的孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置，该实验装置包括如上所述的一次连通阀20，该一次连通阀20的两端分别顶抵于测试岩心3，一次连通阀20、测试岩心3均被夹持在岩心夹持器5内，设置在一次连通阀20的活塞缸221 —端的注液管225与岩心夹持器5上的动カロ 51相连通。优选的方案是，一次连通阀20的连通面积大于等于测试岩心3的横截面积的1/2。采用具有一次连通阀20的孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置，流体能通过夹持器5分别注入到位于一次连通阀20两侧的测试岩心3内，通过一次连通阀20控制位于其两侧的测试岩心3的连通或分隔。由于本实用新型的实验装置，设置在两测试岩心3之间的一次连通阀20的连通面积较大，因此流体通过阀门后，其扩散轨迹能保持稳定，在通过阀门实现对孔隙介质内流体进行静态扩散性质测量的情况下，能够有效地减小阀门自身结构对流体组分扩散作用的影响，且操作简单。请配合參见图3、图4，进ー步说明本实用新型提出的一次连通阀及具有该阀的孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置的实验原理及步骤，包括A、利用上述的孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置，在一次连通阀20呈关闭状态下，分别对设置在连通阀I两侧的测试岩心3抽真空；B、测试岩心内饱和流体过程，向设置在一次连通阀20 —侧的测试岩心3内充入第ー种流体，向位于一次连通阀20另ー侧的测试岩心3内充入第二种液体，并精确调整两侧流体的压力，使进入一次连通阀20两侧的测试岩心的流体的温度、压カ相同；C、开启一次连通阀20，使一次连通阀20两侧的流体在相同的压カ状态下平稳接触；例如，可以在平衡IOmin后，两侧流体呈稳定状态下，开启一次连通阀20 ；D、定时抽取两侧测试岩心内的流体样品，利用组分分析计算扩散性能。该流体样品的抽取方法及分析计算采用公知的技术，在此不再赘述。其中，在步骤C，应缓慢开启一次连通阀20，使一次连通阀20两侧的流体缓慢地静态接触，努力降低因开启一次连通阀20的速度而造成组分扰动。在完成步骤B的测试岩心内饱和流体过程，测试岩心3内的流体稳定后，通过动カロ 51、注液管225向活塞缸221内注入流体，推动活塞223向远离弹性膜21的方向移动，在连杆224的带动下将弹性膜21沿导向喇叭ロ 2222拉入导向部222内，则一次连通阀20被缓慢打开，使一次连通阀20两侧的测试岩心3内的流体相互平衡地接触。在由注液管225向活塞缸221内注入的流体压カ较小时，弹性膜21可以被整体收入导向部222内。当注入的压カ较高吋，弾性膜21可能被破坏，但破坏后，弾性膜21将收缩成较小的面积，能够保证两侧流体的流动，同样也能够达到阀门开启的效果，因而，该一次连通阀20的操作可靠，且连通面积较大。通常这种一次连通阀20适用的压カ条件更为广泛，在连通阀两侧流体压カ稳定、相同的条件下，测试压力可达到40MPa。该一次连通阀20的岩心夹持器5同样可以采用在常规的岩心夹持器，所述活塞缸221上设置的注液管225可以与常规岩心夹持器的其中一个测压点相连，形成一次连通阀20的动カロ 51。在采用本实用新型的实验装置进行孔隙介质内油气组分扩散性能实验时，应缓慢地开启阀门，使岩心柱两侧的流体缓慢接触，即两侧的流体的流速要尽可能慢，阀门开启过程操作应平稳，使两侧流体接触尽可能成静态接触，努力降低因开启阀门速度而造成组分的扰动。本实用新型通过采用一次连通阀20，从而实现了流体在孔隙介质中的定时、定状态接触，实现静态扩散性能的測量，并能按照设计中止反应以及进行其它流体介入的测试研究。采用本实用新型的装置，能够实现孔隙介质条件下的静态扩散性质测量；并能够严格控制组分扩散起始时刻，測量准确度提高。本实用新型在孔隙介质内组分扩散性质测试中采用阀门控制技术，实现了对一次连通阀20两侧的测试岩心3的连通及分隔的控制。本实用新型的实验装置，其内设置的一次连通阀20具有以下特点:ー是该一次连通阀20连通面积大；ニ是该一次连通阀20的无效容积小(无效容积:阀门内不具有孔隙介质特点的容纳流体空间)。本实用新型的一次连通阀20开启后如图4所示，由于连通面积大、通道短，流体组分通过连通阀后，其扩散轨迹能保持稳定。一次连通阀20在实现控制功能的前提下，使扩散作用受到阀门自身结构的影响达到最小，两侧测试岩心3呈现整体特性。本实用新型的装置能够使流体组分在通过一次连通阀20时的扰动达到最低。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发明点有关的其它组合及具体应用。
权利要求1.ー种一次连通阀，其特征在于，所述一次连通阀至少包括:弾性膜、容置体、控制机构，所述容置体内具有容置部，所述容置部至少一端为开ロ端，所述控制机构设置在该容置部内，所述弹性膜设置在所述容置体的一个开ロ端，能覆盖所述容置体的端面，所述控制机构与所述弹性膜固定连接，并能将所述弹性膜收入所述控制机构内。
2.如权利要求1所述的一次连通阀，其特征在于，所述一次连通阀进ー步包括:所述容置体的开ロ端设有阀盖，所述弹性膜设置在阀盖与容置体之间，通过螺栓将所述阀盖、弾性膜与所述容置体固定连接，所述阀盖、容置体由岩心柱制成。
3.如权利要求1所述的一次连通阀，其特征在于，所述容置体为ー个贯通的中空体，该中空体构成所述容置部，所述容置体的两端均设有阀盖，所述弹性膜设置在其中一阀盖与容置体之间，通过螺栓将所述阀盖、弾性膜与所述容置体固定连接，所述阀盖、容置体由岩心柱制成。
4.如权利要求2或3所述的一次连通阀，其特征在于，所述弹性膜和阀盖之间设有一孔板，该孔板为ー环形片体。
5.如权利要求1所述的一次连通阀，其特征在于，所述控制机构包括:活塞缸，所述活塞缸靠近所述弹性膜的一端形成内置有导向通道的导向部，与所述活塞相连接的连杆容置在所述导向通道内，其端部与所述弹性膜固定连接。
6.如权利要求5所述的一次连通阀，其特征在于，所述活塞缸靠近所述导向部的一端设有能与外部供液装置相连接的注液管。
7.如权利要求5所述的一次连通阀，其特征在于，所述导向部朝向所述弹性膜的一端形成导向喇叭ロ。
8.如权利要求2或3所述的一次连通阀，其特征在于，所述岩心由具有孔隙介质的岩石或金属制成。
9.一种孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置，其特征在于，所述实验装置包括:如权利要求1所述的一次连通阀，所`述一次连通阀的两端分别顶抵于测试岩心，所述一次连通阀、测试岩心均被夹持在岩心夹持器内；所述一次连通阀的控制机构包括活塞缸，设置在所述活塞缸一端的注液管与所述岩心夹持器上的动カロ相连通。
10.如权利要求9所述的孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置，其特征在于，所述一次连通阀的连通面积大于等于所述测试岩心横截面积的1/2。
专利摘要本实用新型提出一种一次连通阀及孔隙介质内油气组分扩散性能实验装置，一次连通阀至少包括弹性膜、容置体、控制机构，容置体内具有容置部，容置部至少一端为开口端，控制机构设置在该容置部内，弹性膜设置在容置体的一个开口端，能覆盖容置体的端面，控制机构与弹性膜固定连接，并能将弹性膜收入控制机构内。此外，一次连通阀的两端分别顶抵于测试岩心，一次连通阀、测试岩心均被夹持在岩心夹持器内；设置在一次连通阀控制机构的活塞缸一端的注液管与岩心夹持器上的动力口相连通。本实用新型由于在两个测试岩心之间设置了一次连通阀，因此能够严格控制组分扩散起始时刻，测量准确度提高；可实现孔隙介质条件下的静态扩散性质测量。
文档编号F16K13/00GK202914816SQ20122047476
公开日2013年5月1日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者秦积舜, 陈兴隆, 李实 , 张可, 俞宏伟 申请人:中国石油天然气股份有限公司