专利名称：助力式针型回压控制方法及其回压阀的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种助力式针型回压控制方法及其回压阀。
背景技术：
回压控制是油气开发实验中经常使用的方法，特别是模拟油藏高温高压条件的驱油实验，控制产出端稳定的压力状态是实验正常进行的必要条件。受实验设计种类的影响，有些驱替实验周期长达I 2个月，实验期间回压控制必须是稳定有效的，短暂的控制失效即可造成模型内压力的大幅波动，容易导致整体实验的停止。目前，回压控制有两类方法，一种是弹簧式针型阀控制；一种是膜片式流体增压控制。 弹簧式针型阀是利用弹簧作用力线性范围所做的控制调整，压力控制范围相对较窄；适合于流速稳定、控制要求精度不高的实验，在压力波动较大时，弹簧对针型阀控制的灵敏度较低，而且对流体的粘度等有较高要求。膜片式流体增压控制方法的设备是目前使用最为广泛的，其特点是利用流体对压力的高敏感性，快速调节膜片的前后移动。其优点是控制精度高、反应速度快，适合油气田开发实验的驱替条件。但是应用过程中，也显示出不完善特点，即膜片向后移动的控制有时不能完成，或者膜片已经向后移动，但是注入流体仍不能排出释放压力，特别是在控制高粘度流体的回压时。造成这种现象的原因有两个膜片向后运动的动力来源有两个，一是注入流体和控制阀体压力间的压力差，该压力差在回压控制状态时很小，如果此时该压差不能使膜片前方封堵流体出口的密封块及时产生渗流通道，则注入流体将对密封块产生加压封堵效应，此时回压控制失效。高粘流体、密封块设计及加工精度稍差即容易产生这种现象。另一个动力来源是，膜片在受压减弱时本身具有弹性力，由于膜片的主要功能是密封性能，其材质的柔韧性强，弹性差，因而容易使入口流体封堵在入口处。膜片材质要求高，也造成膜片的更换率大，实验成本高。以上两种回压控制方法限制了开发实验的顺利进行，因而研发测试精度高，操作稳定性更好的回压阀是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种助力式针型回压控制方法及其回压阀，其摆脱了常规方法中，密封块和膜片移动时对压差、自身材料、加工精度等过于严格的要求。本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现一种助力式针型回压阀，所述回压阀包括阀体，其具有U型阀壁，阀壁的右端开口，左端具有接口，阀壁内为空腔；封闭盖，其连接在阀体的右端，封闭盖内设有连通的针通道和出液口，出液口位于针通道的右端，封闭盖的上侧设有进液口，进液口与针通道连通；针型塞，其可左右移动地连接在阀体的空腔内，针型塞具有活塞，活塞的右端依次连接着针杆和锥形的针尖，活塞密封连接在空腔内，活塞的左右两端分别设有弹簧，针杆可移动地位于针通道内，在回压阀处于封闭状态，针尖的前部插入出液口形成封闭。如上所述的助力式针型回压阀，所述活塞与阀壁之间设有O型圈。如上所述的助力式针型回压阀，所述针杆与针通道之间设有O型圈。一种助力式针型回压控制方法，其包括下述步骤提供上述的回压阀；将回压控制器通过回压阀的所述接口连接回压阀，并在回压控制器上设置回压压力设定值；驱替过程产生的流体通过所述进液口注入回压阀的活塞的右侧；所述回压控制器根据设定值和注入的流体的压力的差异进行调节，如果注入流体压力高于设定值，所述针型塞向左移动，打开出液口，流体沿出液口流出，如果注入流体压力低于设定值，所述针型塞向右移动，堵塞出液口。本发明实施例与常规回压控制方法比较，具有以下优点I.助力式针型回压控制方法采用流体控制方式，保留了控制精度高的特点；2.弹簧的辅助作用和针型封堵结构使回压控制的操作稳定性增强。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本发明实施例的驱替实验的回压控制系统的流程示意图；图2是本发明实施例的助力式针型回压阀的结构示意图；图3是本发明实施例的助力式针型回压阀的阀体的主视剖面示意图；图4是本发明实施例的助力式针型回压阀的阀体的左视示意图；图5是本发明实施例的助力式针型回压阀的针型塞的主视示意图；图6是本发明实施例的助力式针型回压阀的封闭盖的主视剖面示意图；图7是本发明实施例的助力式针型回压阀的封闭盖的右视示意具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施方式I驱替实验的回压控制系统的流程见图I所示，回压控制系统包括回压阀A，回压控制器B和计量器C。回压阀A具有进液口和出液口，回压阀A的出液口连接计量器C，回压阀A远离出液口的一端连接回压控制器B。驱替过程产生的流体D通过进液口进入回压阀A ；此时回压控制器B根据设定值和产出流体压力的差异进行调节，流体压力高，则控制部分降压，使少量流体沿出液口进入计量器C ;流体压力低于设定值时，控制器增压，通路断开。
其中，所述回压控制器B包括压力传感器、微量柱塞泵和自动控制器件。压力传感器用来感知入口流体压力和柱塞泵内压力；微量柱塞泵受自动控制器指令进行前进和后退(速度设置等)的指令；自动控制器件按照设计回压值与流体压力对比，发出指令使微量柱塞泵柱塞作增压或降压运动。如图2至图7所示，本发明实施例的助力式针型回压阀，其包括阀体1，封闭盖2和针型塞3。阀体I具有U型阀壁la，阀壁Ia的右端开口，左端具有接口 lb，接口 Ib与回压控制器B的管线连接，是回压控制器B内柱塞泵流体进出的密封接口，阀壁Ia内为空腔lc。封闭盖2连接在阀体I的右端，封闭盖2内设有连通的针通道2a和出液口 2b，出液口 2b位于针通道2a的右端，封闭盖2的上侧设有进液口 2c，进液口 2c与针通道2a连通。针型塞3可左右移动地连接在阀体的空腔Ic内，针型塞3具有活塞3a，活塞3a的右端依次连接着针杆3b和锥形的针尖3c，活塞3a密封连接在空腔内，活塞3a的左右两端分别设有弹簧4，针杆3b可移动地位于针通道2a内，在回压阀处于封闭状态，针尖3c的前部插入出液口 2b 形成封闭。其中，弹簧4可由扁平钢丝制作，当受压大到一定程度时，一侧弹簧变为一段柱体，可以承载高压。压力降低时，弹簧产生的弹力促使活塞移动。此外，封闭盖2可通过螺栓连接在阀体I上，封闭盖2与阀体I之间为密封连接。本发明实施例中，驱替过程产生的流体D通过进液口 2c进入回压阀的活塞3a的右侧，回压控制器B内柱塞泵流体通过接口 Ib可进入活塞3a的左侧，活塞3a受左右流体压差驱动，在弹簧4弹力的辅助作用下，在阀体的空腔Ic内移动，此时针杆3b带动针尖3c将出液口 2b打开或关闭。本发明实施例与常规回压控制方法比较，具有以下优点1.助力式针型回压控制方法采用流体控制方式，保留了控制精度高的特点；2.弹簧的辅助作用和针型封堵结构使回压控制的操作稳定性增强。根据本发明的一个实施方式，所述活塞3a与阀壁Ia之间设有O型圈5，活塞3a上的O型圈起密封作用。所述针杆3b与针通道2a之间设有O型圈6，针杆3b上的O型圈在封闭盖2内的针通道2a内起扶正作用，不起密封作用。所述封闭盖2与阀体I之间设有O型圈7，其与空腔配合，起密封作用。本实施例的回压阀属于单向阀，其活塞3a的两侧具有弹簧4，弹簧4弹力的辅助作用使活塞3a在压差较小的情况下，依旧能克服O型圈的阻力、流体的粘滞阻力。摆脱了常规方法中，密封块和膜片移动时对压差、自身材料、加工精度等过于严格的要求。本实施例的针杆3b封堵出液口 2b的设计，采用了成熟的针型阀密封技术，其控制过程简单，密封效果好。弹簧4在辅助开启阀门的过程起到重要作用，在两端压力基本相同的情况下，弹簧作用力可以克服因密封效应产生的启动阻力。针杆3b的作用有以下几点⑴针杆一端连接活塞，传导活塞产生的压力并作用在针尖上，使针尖与出口端密封。(2)针杆中部有环形凹槽，与O型圈配合使用，保证针杆在左右微量移动时的平稳性，即活塞的移动是平稳的，是精确控制回压的保障。(3)针杆对右侧弹簧平稳受力、平稳施加力起保障作用，弹簧发生偏斜移动的幅度受到限制，有利于提高回压控制精度。
实施方式2如图2至图7所示，本发明实施例提出了一种助力式针型回压控制方法，其包括下述步骤A、提供上述实施方式中的回压阀A ；B、将回压控制器B通过回压阀A的所述接口 Ib连接回压阀A，并在回压控制器B上设置回压压力设定值；C、驱替过程产生的流体通过所述进液口 2c注入回压阀的活塞3a的右侧；D、所述回压控制器B根据设定值和注入流体的压力的差异进行调节，如果注入流体压力高于设定值，活塞3a两侧受压差作用及弹簧的辅助作用下，所述针型塞3后退(即向左移动)，打开出液口 2b，流体沿出液口流出；如果注入流体压力低于设定值，活塞3a两侧压差起主导作用，弹簧辅助作用可忽略，所述针型塞2前进(即向右移动)，堵塞出液口
2b ο其中，在驱油实验过程中，上述步骤D始终处于运行状态。下面将本实施例的助力式针型回压控制方法与常规回压控制方法进行同一实验对比，对比结果见表I。表I不同控制方法的对比结果
权利要求
1.一种助力式针型回压阀，其特征在于，所述回压阀包括 阀体，其具有U型阀壁，阀壁的右端开口，左端具有接口，阀壁内为空腔； 封闭盖，其连接在阀体的右端，封闭盖内设有连通的针通道和出液口，出液口位于针通道的右端，封闭盖的上侧设有进液口，进液口与针通道连通； 针型塞，其可左右移动地连接在阀体的空腔内，针型塞具有活塞，活塞的右端依次连接着针杆和锥形的针尖，活塞密封连接在空腔内，活塞的左右两端分别设有弹簧，针杆可移动地位于针通道内，在回压阀处于封闭状态，针尖的前部插入出液口形成封闭。
2.根据权利要求I所述的助力式针型回压阀，其特征在于，所述活塞与阀壁之间设有O型圈。
3.根据权利要求I所述的助力式针型回压阀，其特征在于，所述针杆与针通道之间设有O型圈。
4.一种助力式针型回压控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤 提供如权利要求I所述的回压阀； 将回压控制器通过回压阀的所述接口连接回压阀，并在回压控制器上设置回压压力设定值； 驱替过程产生的流体通过所述进液口注入回压阀的活塞的右侧； 所述回压控制器根据设定值和注入的流体的压力的差异进行调节，如果注入流体压力高于设定值，所述针型塞向左移动，打开出液口，流体沿出液口流出，如果注入流体压力低于设定值，所述针型塞向右移动，堵塞出液口。
全文摘要
本发明公开了一种助力式针型回压控制方法及其回压阀，所述回压阀包括阀体，其具有U型阀壁，阀壁的右端开口，左端具有接口，阀壁内为空腔；封闭盖，其连接在阀体的右端，封闭盖内设有连通的针通道和出液口，出液口位于针通道的右端，封闭盖的上侧设有进液口，进液口与针通道连通；针型塞，其可左右移动地连接在阀体的空腔内，针型塞具有活塞，活塞的右端依次连接着针杆和锥形的针尖，活塞密封连接在空腔内，活塞的左右两端分别设有弹簧，针杆可移动地位于针通道内，在回压阀处于封闭状态，针尖的前部插入出液口形成封闭。
文档编号F16K17/04GK102818054SQ201210320419
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者陈兴隆, 秦积舜, 李实 , 李军, 俞宏伟, 张可 申请人:中国石油天然气股份有限公司