一种高温高压数字回压装置的制作方法

本发明涉及矿藏的地层模拟技术领域，尤其涉及一种高温高压数字回压装置。

背景技术：

在油气田及煤层气等众多开发领域中，为了提高对被开发资源的开采效率，通常都会对该矿藏的地层，的开采条件和开采效率进行取样从而进行实验研究，对提取的样品进行实验研究时需要恢复当时的地层条件、包括温度和压力，这时就需要一种可以模拟当时地层温度和压力的实验装置，就是我们所发明的高温高压数字回压装置。

对于目前市场上所有的回压装置，包括自动可调节压力的数字回压装置，其实用的的温度范围最高温度不超过200℃，远远不能够满足现代的实验要求，就目前我国稠油开采一般为火烧油层和蒸汽驱替，温度都达到420℃左右，所以常规的回压阀已经不能够满足当前的温度。

技术实现要素：

本发明的目的在于，解决现有技术中存在的上述不足之处。

为实现上述目的，本发明提供一种高温高压数字回压装置，包括回压阀本体、第一连接管线、三通、第二连接管线、第三连接管线、冷却管、第四连接管线、自动回压跟踪泵、第五连接管线、回压反馈组件、控制显示器，其中，冷却管包括结构相同的第一冷却管和第二冷却管；

回压阀本体通过第一连接管线与三通的第一接口连接，三通的第二接口通过第二管线的连接第一冷却管的一端，三通的第三接口通过第三管线连接第二冷却管的一端，第一冷却管的另一端通过第五连接管线连接回压反馈组件，第二冷却管的另一端通过第四连接管线连接自动回压跟踪泵，回压反馈组件通过通讯线路和排线连接控制显示器,自动回压跟踪泵通过通讯线路和排线连接控制显示器。

优选地，回压阀本体包括流体入口、流体控制部件、金属蓄能环、金属c型环、流体出口、阀针、螺钉、金属复合密封环、阀体膜片、阀针螺帽、回压介质腔体、回压控制部件、回压介质入口；流体控制部件通过螺钉与回压控制部件连接；回压介质入口通过第一连接管线与三通的第一接口连接；流体控制部件和回压控制部件通过金属蓄能环进行密封；流体控制部件和阀体膜片通过金属c型环进行密封，阀针和阀体膜片通过金属复合密封环和阀针螺帽进行压紧密封，阀针通过螺纹与阀针螺帽连接，阀针螺帽并对金属复合密封环压紧。

优选地，第一冷却管和第二冷却管的结构相同，每个冷却管包括：冷却管左堵头、左密封环、第二密封接头、冷却管体、螺旋管、冷却介质腔体、第三密封接头、右密封环、冷却管右堵头和第一密封压环；冷却管左堵头和冷却管右堵头通过螺纹与冷却管体连接，冷却管体通过左密封环与冷却管左堵头密封，冷却管体通过右密封环与冷却管右堵头密封；螺旋管通过第二密封接头与冷却管左堵头连接，并通过第一密封压环对外界密封，螺旋管通过第三密封接头与冷却管右堵头连接，并通过第一密封压环对外界密封，冷却管体上设置有冷却介质循入口、冷却介质循出口，冷却介质经过冷却介质循入口流入冷却管体，并经过冷却介质循出口流出冷却管体。

进一步优选地，冷却管还包括第一密封接头、第四密封接头和第二密封压环，在第一冷却管中，冷却管左堵头通过第一密封接头连接第二连接管线，并通过第二密封压环密封，冷却管右堵头通过第四密封接头与第五连接管线连接，并通过第二密封压环密封。

进一步优选地，冷却管还包括第一密封接头、第四密封接头和第二密封压环，在第二冷却管中，冷却管左堵头通过第一密封接头连接第三连接管线，并通过第二密封压环密封，冷却管右堵头通过第四密封接头与第四连接管线连接，并通过第二密封压环密封。

优选地，控制显示器的型号为sx-bsu48x。

本发明耐高温高压性能好，高温高压条件下密封性能好，控制精度高，在450℃的温度下能够实现自动回压补偿和数字显示。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种高温高压数字回压装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种回压阀本体的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种阀针、阀体膜片、金属复合密封环和阀针螺帽的位置示意图；

图4为本发明实施例提供的一种冷却管的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种图4的局部放大图；

附图标记说明：

1-回压阀本体，2-第一连接管线，3-三通,4-第二连接管线,5-第三连接管线，6-第一冷却管，7-第二冷却管，8-第四连接管线，9-自动回压跟踪泵，10-第五连接管线，11-回压反馈组件，12-控制显示器；

101-流体入口，102-流体控制部件，103-金属蓄能环，104-金属c型环，105-流体出口，106-阀针，107-螺钉，108-金属复合密封环，109-阀体膜片，110-阀针螺帽，111-回压介质腔体，112-回压控制部件，113-回压介质入口；

601-第一密封接头，602-冷却管左堵头，603-左密封环，604-第二密封接头，605-冷却管体，606-螺旋管，607-冷却介质腔体，608-第三密封接头，609-右密封环，610-冷却管右堵头，611-第四密封接头，612-冷却介质循入口，613-第一密封压环，614-第二密封压环，615-冷却介质循出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1，本发明实施例提供一种高温高压数字回压装置，包括回压阀本体1、第一连接管线2、三通3、第二连接管线4、第三连接管线5、冷却管、第四连接管线8、自动回压跟踪泵9、第五连接管线10、回压反馈组件11、控制显示器12，其中，冷却管包括结构相同的第一冷却管6和第二冷却管7；回压阀本体1通过第一连接管线2与三通3的第一接口连接，三通3的第二接口通过第二管线4的连接第一冷却管6的一端，三通3的第三接口通过第三管线5连接第二冷却管7的一端，第一冷却管6的另一端通过第五连接管线10连接回压反馈组件11，第二冷却管7的另一端通过第四连接管线8连接自动回压跟踪泵9，回压反馈组件11通过通讯线路和排线连接控制显示器12,自动回压跟踪泵9通过通讯线路和排线连接控制显示器12。

在一个示例中，如图2和图3，回压阀本体1包括流体入口101、流体控制部件102、金属蓄能环103、金属c型环104、流体出口105、阀针106、螺钉107、金属复合密封环108、阀体膜片109、阀针螺帽110、回压介质腔体111、回压控制部件112、回压介质入口113。

流体控制部件102通过螺钉107与回压控制部件112连接；回压介质入口113通过第一连接管线2与三通3的第一接口连接；流体控制部件102和回压控制部件112通过金属蓄能环103进行密封；流体控制部件102和阀体膜片109通过金属c型环104进行密封，阀针106和阀体膜片109通过金属复合密封环108和阀针螺帽110进行压紧密封，阀针106通过螺纹与阀针螺帽110连接，阀针螺帽110并对金属复合密封环108压紧。

其中,回压阀本体1的工作情况为：回压介质腔体111内的介质，给予阀体膜片109和阀针螺帽110一个压力，使阀针106下移关闭流体入口101与流体出口105的通道，当流体通过流体入口101进入到流体控制部件102，对阀针106有一个向上的推力，当推力大于回压介质腔体111内的压力时，阀针106在推力的作用下将阀体膜片109顶起来，这样阀针106上移，打开流体入口101与流体出口105的通道，使的流体由流体出口105流出。阀体膜片109被阀针106顶起时，保证回压介质腔体111内的介质与流体控制部件102内的流体不窜流，关键在于回压控制部件112与流体控制部件102之间通过螺钉107紧密连接，从而保证阀体膜片109被紧紧压在金属蓄能环103与金属c型环104之间。其中，图2向右的方向对应图1上移的方向，图2向左的方向对应图1下移的方向。

第一冷却管6和第二冷却管7的结构相同，下面以第一冷却管6为例，结合图4，对冷却管的结构进行介绍。如图4，第一冷却管6包括：冷却管左堵头602、左密封环603、第二密封接头604、冷却管体605、螺旋管606、冷却介质腔体607、第三密封接头608、右密封环609、冷却管右堵头610、冷却介质循环口612和第一密封压环613。

冷却管左堵头602和冷却管右堵头610通过螺纹与冷却管体605连接，冷却管体605通过左密封环603与冷却管左堵头602密封，冷却管体605通过右密封环609与冷却管右堵头610密封；螺旋管606通过第二密封接头604与冷却管左堵头602连接，并通过第一密封压环613对外界密封，螺旋管606通过第三密封接头608与冷却管右堵头610连接，并通过第一密封压环613对外界密封。

其中，第一冷却管6的作用是：将从回压阀本体1中输出的热介质冷却后，传导给回压反馈组件11使其不至于受到过高的温度而损坏。第二冷却管7，通过连接管线8，与自动回压跟踪泵9连接，其中第二冷却管7的作用是：将从回压阀本体1中输出的热介质冷却后，传导给自动回压跟踪泵9使其不至于受到过高的温度而损坏，回压自动跟踪泵9和回压反馈组件11，通过通讯线路和排线与控制显示器12连接。

图5为图4中螺旋管606左侧的连接情况的局部放大图，下面以螺旋管606左侧的连接情况为例进行说明：

在图4和图5中，第一冷却管6还包括第一密封接头601、第四密封接头611和第二密封压环614，在所述第一冷却管6中，所述冷却管左堵头602通过所述第一密封接头601连接所述所述第二连接管线4，并通过所述第一密封压环613密封，所述冷却管右堵头610通过所述第四密封接头611与所述第五连接管线10连接，并通过第二密封压环614密封。图4中，螺旋管606左侧的连接情况和螺旋管606右侧的连接情况是对称的，在螺旋管606右侧，冷却管右堵头610通过密封压环连接第五连接管线10。

第二冷却管7和第一冷却管6的结构相同，只是所连接的管线不同，在第二冷却管7中，所述冷却管左堵头602通过所述第一密封接头601连接所述所述第三连接管线5，并通过第一密封压环613密封，所述冷却管右堵头610通过所述第四密封接头611与所述第四连接管线8连接，并通过第二密封压环614密封。

下面阐述第一冷去管6或第二冷却管7的工作状态，以第一冷去管6为例：冷却介质由冷却介质循环入口612进入到冷却介质腔体607，对螺旋管606内的热介质进行冷却，螺旋管606内的热介质，是由于回压阀本体1受到高温后，其内的热介质通过第一连接管线2、三通3以及第二连接管线4、第三连接管线5进入到螺旋管606内，606内冷却后的介质通过第四连接管线8和第五连接管线10，分别进入到回压自动跟踪泵9和回压反馈组件11，而冷却介质腔体607内的冷却介质，经过冷却介质循环出口615流出冷却介质腔体607。其中，冷却介质循入口612、冷却介质循出口615，分别与冷却管体605通过焊接连接。

在一个示例中，控制显示器12的型号为sx-bsu48x，其作用是：通过软件控制给自动回压跟踪泵9输入一个命令值，预先给回压阀本体1注入一个定值的压力，而回压反馈组件11的作用是：检测并反馈回压阀本体1中的压力数值给控制显示器12，如果回压反馈组件11，所反馈给控制显示器12的数值小于回压阀本体1预先的压力值时，自动回压跟踪泵9将自动给回压阀本体1补填压力值到预设值，如果回压反馈组件11，所反馈给控制显示器12的数值大于回压阀本体1预先的压力值时，自动回压跟踪泵9将自动退泵给回压阀本体1降低压力值到预设值。

目前市场上已有的回压装置耐高温性能都集中在200℃以下，尤其数字回压装置的耐高温性能更是在120℃以下，很难满足目前稠油的开采，尤其是蒸汽驱替时回压装置的温度要求，蒸汽驱替时过热蒸汽会在420℃左右，相对于现有的装置，本发明提供的高温高压数字回压装置有以下几点优势：

(1)耐高温高压性能好：该回压装置的核心回压阀本体1，设计材料为316l材质，其中密封方式都采用耐高温的金属或金属复合材料，在选材上使得回压阀本体1的耐高温性能在450℃左右，耐高压性能在50mpa，而整个数字回压装置，由于在回压阀本体1和自动回跟踪泵9以及回压反馈组件11，之间增加了第一冷却管6和第二冷却管7，使得过热价值急速冷却，不会损坏控制电器部件，从而使得整个回压装置的耐高温性能提高，可以再450℃的高温环境和50mpa高压环境下正常工作。

(2)高温高压条件下密封性能好：该发明的密封性能主要体现在其核心部件回压阀本体1上，由于回压阀本体1的密封形式，选用的是金属蓄能环103和金属c型环104双重密封，金属蓄能环103和金属c型环104的耐高温性能在450℃左右，而金属蓄能环103和金属c型环104本身在高压介质环境下，会随介质压力的大小膨胀，不会因为挤压力而变形或压扁失去密封效果。

(3)在450℃的温度下能够实现自动回压补偿和数字显示：由于在该发明装置回路中，增加了第一冷却管6和第二冷却管7，使得回压阀本体1内的热介质在流进冷却管内进行冷却，温度回降至50℃以下，从而对发明装置的控制部分进行保护，不至于受到高温而破坏。其中第一冷却管6和第二冷却管7内部循环冷却介质，热流体从螺旋管通过冷却管，螺旋管增加了热介质的冷却效果。

(4)高温高压下控制精度高：该发明装置的核心回压阀本体1，的核心作用部件阀体膜片109的材质为316l的圆形薄片，其厚度为0.2mm，其耐高温高压性能好，弹性较好，因此在受压后极易发生弹性变形，也极易恢复形变，所以控制精度较高,而常规回压装置中，回压介质入口8与回压介质入口9的通道，通过一种非金属膜片6密封，其膜片耐高温性能较低一般为200℃，而且膜片较厚，不易发生弹性形变,开启的灵敏度较低。

表1为430℃下各给定回压值下的开启表，从图1中可以看出，在设置不同的开启值时，回压系统会在设置值附近自动开启。五幅图是为了表明这套回压系统的灵敏性较高。

下面的表为表1：

表1

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。