CN203729986U - 管式流体控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种管式流体控制装置，包括管式流体开关、变径三通和转向三通，其中，变径三通具有第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道的两端分别与管式流体开关和转向三通相连通。本实用新型的管式流体控制装置利用变径三通和转向三通可以实现驱替流体在两条路径间的切换，通过弹性膜体的膨胀与收缩、转向三通和变径三通的组合实时有效地控制管式流体开关的开启与关闭，从而实现了对驱替流体流动路径的精准控制；另外，管式流体开关可以安装在内模型上，且具有一条专用的注入管道，能够有效地避开入口连接管中残存的饱和流体，减小或者消除因入口连接管中存留饱和流体而对驱替过程的观察产生不利影响，提高了驱替过程中的实验精度。

Description

管式流体控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种控制装置，尤其是一种由管式流体开关、变径三通和转向三通构成的管式流体控制装置，该装置的管式流体开关能设置在驱替实验装置的外模型内，直接控制进入内模型的驱替流体。

背景技术

高温高压微观驱替实验是研究水驱、气驱、化学驱油过程渗流机理的重要手段，利用该实验不但能够较为真实地模拟油藏条件，而且能够直观地观察到油藏中的渗流状况，有利于总结渗流规律，为油藏方案的设计提供可靠的参考。

微观驱替实验中所使用的微观内模型孔隙喉道尺度小，多为微米级，注入流体的精细控制对于驱替实验的观察效果影响很大；同时实验中需要模拟储层中高温高压环境，需要使用高温高压釜作为外模型，釜中狭小的空间使得流体控制阀的安装与控制变得十分困难。目前，流体的精细控制多采用在釜外加装流体控制阀的方式，所加装的流体控制阀能够方便有效地控制流体的流动，然而也存在一定的弊端：

（1）如图1所示为现有的流体控制阀设于微观驱替实验装置的示意图，驱替实验装置内模型10的孔道13与一延伸至外模型16外部的入口连接管12相连接，饱和流体A经由该入口连接管12进入所述内模型10，当饱和流体A完成向微观内模型10的饱和过程后，除了内模型10孔道13中的饱和流体A，入口连接管12中还会存留一部分饱和流体A，虽然入口连接管12不是很长，但由于是微观驱替实验，因此该入口连接管12的容积与内模型10孔道13的容积相比已相当可观，当调整三通转向阀11（即流体控制阀），采用驱替流体B驱替饱和流体A时，需要首先将入口连接管12内的这部分饱和流体A驱替进入微观内模型10，在这个过程中驱替流体B的流速控制变得十分困难，速度过快，驱替流体B通过内模型10的时间会很短，内模型10中的驱替过程将很难观测；速度过慢，等待驱替流体B通过内模型10的时间将十分漫长，常常需要数十分钟，甚至数小时，严重影响实验速度，降低了工作效率。

（2）驱替过程中，入口连接管12中残留的饱和流体A不会在短时间内被驱替干净，而是会长时间残留在管道内壁上，并在驱替过程中，不断地被携带进入微观内模型10，不仅影响微观内模型10中驱替过程的监测，而且影响了实验数据的准确性。

（3）特别是在观察气驱油混相过程时，注入气会首先与入口连接管12中的油发生混相，而后进入微观内模型10，这使得在微观内模型10中很难观测到气驱油的混相过程，对气驱油混相过程的深入研究产生了不利的影响。

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管式流体控制装置，从而能够有效地减少管道中残存饱和流体对微观驱替实验的影响，提高驱替过程的实验精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种管式流体控制装置，以克服背景技术中提出的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种管式流体控制装置，包括管式流体开关、变径三通和转向三通，其中，变径三通具有第一通道和第二通道，第一通道和第二通道的两端分别与管式流体开关和转向三通相连通。

如上述的管式流体控制装置，其中，变径三通包括一壳体，一内管贯穿壳体设置，一外管套设在内管外部，内管中构成第一通道，外管与内管之间构成第二通道；壳体上还连通一管体，管体通过壳体与第二通道相连通；各外管、内管、管体与壳体密封连接。

如上述的管式流体控制装置，其中，管式流体开关具有一管式外壳；外壳的两端分别设有入口孔板和出口孔板，入口孔板具有第一入口通路和第二入口通路，出口孔板上设有出口通路；一膨胀时能关闭出口通路的囊状弹性膜体设置在外壳内，其开口端与入口孔板的第一入口通路相连通。

如上述的管式流体控制装置，其中，第一入口通路设置在入口孔板的中部，第一入口通路与入口孔板内壁之间沿周向设有多个第二入口通路；弹性膜体通过第一入口通路与变径三通的第一通道相连通，第二入口通路与第二通道相连通。

如上述的管式流体控制装置，其中，出口孔板在圆周方向设有多个出口通路，各出口通路能连接驱替实验装置的内模型孔道。

与现有技术相比，本实用新型的管式流体控制装置的特点和优点是：

1.本实用新型管式流体控制装置利用能设于外模型外部的变径三通和转向三通可以实现驱替流体在两条路径间的切换，通过弹性膜体的膨胀与收缩、转向三通和变径三通的组合实时有效地控制管式流体开关的开启与关闭，从而实现了对驱替流体流动路径的精准控制，解决了流体开关的远程控制问题。

2.常规流体控制阀只能安装在外模型外部，使得流体控制阀与内模型间存在一段入口连接管，饱和阶段后入口连接管会存留饱和流体，造成驱替流体的流速控制变得十分困难；本实用新型管式流体控制装置的管式流体开关可以安装在外模型内的内模型上，且具有一条专用的注入管道，能够有效地避开入口连接管中残存的饱和流体，减小或者消除因入口连接管中存留饱和流体而对驱替过程的观察产生不利影响，提高了驱替过程中的实验精度。

附图说明

以下附图仅旨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是现有技术的流体控制阀设于微观驱替实验装置的示意图；

图2是本实用新型的管式流体控制装置的示意图；

图3是管式流体开关的剖面示意图；

图4是沿图3中C-C线的剖面示意图；

图5是沿图3中D-D线的剖面示意图；

图6是变径三通的示意图；

图7是本实用新型的管式流体控制装置设于微观驱替实验装置一个实施例的示意图；

图8是图7中管式流体开关与内模型连接处的局部放大示意图；

图9是本实用新型的管式流体控制装置设于微观驱替实验装置另一实施例的示意图；

图10是图9中管式流体开关与内模型连接处的局部放大示意图。

主要元件标号说明：

10内模型               11三通转向阀          12入口连接管

13孔道                 14饱和流体控制泵      15驱替流体控制泵

16外模型               17围压控制***        18粘结胶

19注入管道

1管式流体控制装置

2管式流体开关          21外壳                22弹性膜体

221开口端              23入口孔板            231第一入口通路

232第二入口通路        24出口孔板            241出口通路

25弹性膜体外侧空间

3变径三通              31内管                32外管

33管体                 34壳体                35第一通道

36第二通道

4转向三通

A饱和流体              B驱替流体

M出口                  N出口

具体实施方式

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。

图2是本实用新型的管式流体控制装置的组合图。如图2所示，管式流体控制装置1包括管式流体开关2、变径三通3和转向三通4，其中，变径三通3具有第一通道35和第二通道36，第一通道35和第二通道36的两端分别与管式流体开关2和转向三通4相连通。

请配合参见图3、图4、图5，管式流体开关2具有一管式外壳21，外壳21的两端分别设有入口孔板23和出口孔板24，入口孔板23具有设于其中部的第一入口通路231和位于第一入口通路231外壁与入口孔板23内壁之间沿周向设置的多个第二入口通路232，出口孔板24具有沿出口孔板24内壁沿周向设置的多个出口通路241，各出口通路241能与微观驱替实验装置的内模型10的孔道13直接相连接。如图4、图5所示，在一个具体实施例中，第一入口通路231为一短管，通过连接筋板将该短管与所述外壳21的内壁固定连接。同样，出口孔板24的中央设有一实心的圆形板体，通过连接筋板将该圆形板体与外壳21的内壁固定连接，该圆形板体与外壳21之间形成所述出口通路241。

此外，外壳21内设有一囊状弹性膜体22，该弹性膜体22例如可以由硅橡胶制成，具有较好的弹性和耐压性，充入气体后会发生膨胀，弹性膜体22的开口端221与入口孔板23的第一入口通路231相连通，弹性膜体22与外壳21之间构成弹性膜体外侧空间25。

请参见图2、图6，在一个可行的技术方案中，变径三通3包括一中空的金属壳体34，一内管31贯穿该壳体34，内管31的一端与转向三通4的出口M相连通，另一端与入口孔板23的第一入口通路231相连通，从而内管31中构成与弹性膜体22相连通的第一通道35。一外管32套设在内管31的位于管式流体开关2和变径三通3之间部分的外部，并延伸至壳体34，外管32与内管31之间构成第二通道36，第二通道36的一端与壳体34相连通，另一端与入口孔板23的第二入口通路231相连通，从而使得第二通道36进一步与弹性膜体外侧空间25、以及出口孔板24上设置的出口通路241相连通。壳体34上还连通有一管体33，该管体33的一端通过中空的壳体34与第二通道36相连通，另一端与转向三通4的出口N相连通。内管31、外管32、管体33分别通过压帽与壳体34密封连接。

请配合参见图7、图8、图9、图10。使用时，将管式流体控制装置1固定在微观驱替实验装置上，图7是管式流体控制装置设于微观驱替实验装置一个实施例的示意图，其中，管式流体控制装置1的变径三通3和转向三通4设置在微观驱替实验装置的外模型16外部，且转向三通4的入口与驱替流体控制泵15相连接，管式流体开关2设置在外模型16内部的内模型10孔道13上，且能与内模型10中的孔道13相连通。在一个可行的技术方案中，管式流体开关2通过一条注入管道19与变径三通3相连通，且该注入管道19具有与变径三通3相同且相互连通的第一通道35、第二通道36。

在本实施例中，管式流体开关2的中心线与入口连接管12的中心线相正交，且该管式流体开关2设置在靠近孔道13的流体进入端口处。其中，管式流体开关2通过粘结胶18固定在内模型10的外部，该粘结胶18可根据外模型16内填充的材质进行选择，例如，玻璃胶等，粘接胶18因受到围压控制***17施加的围压，具有较好的密封性能。该粘结胶18的具体材质本案不加以限制，只要能将管式流体开关2固定在内模型10上就可以。

图9是管式流体控制装置设于微观驱替实验装置另一实施例的示意图，在本实施例中，管式流体开关2的中心线与所述入口连接管12的中心线相平行，且该管式流体开关2设置在靠近孔道13的流体进入端口处，其它结构与图7所示的实施例相同，故不赘述。

以下结合一个具体的微观驱替实验来说明本实用新型的管式流体控制装置1的工作原理。

请配合参见图2及图7或图9，该微观驱替实验，是以气驱油微观驱替实验为例，实验步骤及工作流程如下：

①实验准备：准备实验温度压力条件下的饱和油样（即饱和流体A）及驱替气样（即驱替流体B）。连接实验管路，将管式流体控制装置1固定在微观驱替实验装置上，并测试管路的密封性。调整转向三通4使其出口M与内管31相连通，打开驱替流体控制泵15的阀门后，驱替气样进入内管31中的第一通道35，经过与第一通道35相连通的第一入口通路231进入弹性膜体22，弹性膜体22不断膨胀，直至封闭出口通路241，则管式流体开关2处于关闭状态。

②饱和流体过程：打开饱和流体控制泵14的阀门，饱和流体控制泵14与内模型10孔道13相连通，饱和油样由饱和流体控制泵14经由入口连接管12进入孔道13，直至微观内模型10中的绝大部分孔道13被饱和油样饱和。

③驱替过程：缓慢调整转向三通4使其出口N与管体33相连通(由于微观内模型10中孔道13的尺度小，多为微米级，故需缓慢调整转向三通4，以保证***中流体的稳定性，同时避免因驱替时间过短而造成驱替过程难以观测的情况)，驱替气样由转向三通4进入管体33，并通过壳体34流入第二通道36，再经由第二入口通路232进入管式流体开关2中的弹性膜体外侧空间25，此时，尽管弹性膜体22内腔及第一通道35呈密封状态，但由第二入口通路232向弹性膜体外侧空间25注入驱替气样的过程是升压过程，当弹性膜体外侧空间25内的压力略高于弹性膜体22内腔时，弹性膜体22被压缩，从而开启出口通路241，打开管式流体开关2，驱替气样经由出口通路241直接进入内模型10中的孔道13，开始驱替饱和油样，可以使用摄像机记录驱替过程。

④完成气驱油微观驱替实验，进行流程及设备整理。

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实用新型点有关的其它组合及具体应用。

Claims (6)

1.一种管式流体控制装置,其特征在于，所述管式流体控制装置包括管式流体开关、变径三通和转向三通，其中，所述变径三通具有第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道的两端分别与所述管式流体开关和转向三通相连通。

2.如权利要求1所述的管式流体控制装置，其特征在于，所述变径三通包括一壳体，一内管贯穿所述壳体设置，一外管套设在所述内管外部，所述内管中构成所述第一通道，所述外管与内管之间构成所述第二通道；所述壳体上还连通一管体，所述管体通过所述壳体与所述第二通道相连通；各所述外管、内管、管体与所述壳体密封连接。

3.如权利要求1或2所述的管式流体控制装置，其特征在于，所述管式流体开关具有一管式外壳；所述外壳的两端分别设有入口孔板和出口孔板，所述入口孔板具有第一入口通路和第二入口通路，所述出口孔板上设有出口通路；一膨胀时能关闭所述出口通路的囊状弹性膜体设置在所述外壳内，其开口端与所述入口孔板的第一入口通路相连通。

4.如权利要求3所述的管式流体控制装置，其特征在于，所述第一入口通路设置在所述入口孔板的中部，所述第一入口通路与入口孔板内壁之间沿周向设有多个所述第二入口通路；所述弹性膜体通过所述第一入口通路与所述变径三通的所述第一通道相连通，所述第二入口通路与所述第二通道相连通。

5.如权利要求3所述的管式流体控制装置，其特征在于，所述出口孔板在圆周方向设有多个所述出口通路，各所述出口通路能连接驱替实验装置的内模型孔道。

6.如权利要求4所述的管式流体控制装置，其特征在于，所述出口孔板在圆周方向设有多个所述出口通路，各所述出口通路能连接驱替实验装置的内模型孔道。