專利名稱：一種維持壓力穩(wěn)定的快速轉(zhuǎn)樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方法涉及一種維持壓力穩(wěn)定的快速轉(zhuǎn)樣方法。
背景技術(shù)：
在石油物理性質(zhì)參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)中，需要將取樣器或配樣器中的油、氣樣品轉(zhuǎn)移到測試容器腔體內(nèi)，轉(zhuǎn)樣過程中要求流程管路中維持油藏高溫高壓狀態(tài)，避免壓力低于泡點(diǎn)壓力，防止原油樣品中的組分變化。部分驅(qū)油實(shí)驗(yàn)也要求油氣樣品在管路流程內(nèi)維持壓力穩(wěn)定。轉(zhuǎn)樣過程是參數(shù)測量及實(shí)驗(yàn)研究的前期準(zhǔn)備過程，如何保證轉(zhuǎn)樣質(zhì)量是后續(xù)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行нM(jìn)行的基礎(chǔ)。通常的做法是利用普通針形閥門控制轉(zhuǎn)換流程的開關(guān)和速度，同時用柱塞泵快速為取樣器/配樣器補(bǔ)充壓力，實(shí)現(xiàn)壓力的穩(wěn)定。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)樣操作便捷，卻存在以下3個缺點(diǎn)1.普通針形閥門是采用錐體密閉的方式關(guān)閉閥門。要做到微小流量，開啟閥門時， 必須使閥桿錐體提起高度非常微小(即閥桿手柄轉(zhuǎn)動角度很小)，使液/氣在通過時依靠自身與錐體間的毛管力控制流速。由于每個閥門的開啟用力不同，因而更加大了控制難度。2.為了維持轉(zhuǎn)樣過程的壓力穩(wěn)定，柱塞泵必須快速轉(zhuǎn)動才能有效配合普通閥門的開啟過程。閥門開啟程度是要求柱塞泵轉(zhuǎn)動速度的主要影響因素，在PVT關(guān)系測量實(shí)驗(yàn)中， 柱塞泵轉(zhuǎn)動速度要求在0. 1秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)壓差1 IOMPa的補(bǔ)充，這種情況使得電動控制的柱塞泵無法滿足自動維持壓力的要求，必須用手動方式處理。轉(zhuǎn)動過程對控制者的經(jīng)驗(yàn)及反應(yīng)速度要求很高。3.手動控制柱塞泵存在嚴(yán)重的安全隱患，在樣品壓力為50MPa時，手動端約施加 1. 2KN的力，一個人很難完成控制，通常由兩人同時控制，對配合操作提出較高要求。在控制人出現(xiàn)疏忽的情況下，柱塞泵反轉(zhuǎn)，手柄高速轉(zhuǎn)動使控制者極易受傷。同時，樣品壓力快速降低導(dǎo)致原油中氣體組分分離，使樣品準(zhǔn)備工作完全失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種維持壓力穩(wěn)定的快速轉(zhuǎn)樣方法。本發(fā)明所述的維持壓力穩(wěn)定的快速轉(zhuǎn)樣方法首先利用齒輪配合原理設(shè)計一種轉(zhuǎn)樣閥，提高閥桿錐體的轉(zhuǎn)動精度，使錐體與閥體間的距離能有效控制，其次設(shè)計一種柱塞泵手輪，在四個單桿控制柄上配制大直徑輪盤，不僅安全，而且省力。測量及實(shí)驗(yàn)前，在取樣器/配樣器出口端、測試或?qū)嶒?yàn)?zāi)Ｐ颓鞍惭b轉(zhuǎn)樣閥，柱塞泵上安裝轉(zhuǎn)樣手輪。轉(zhuǎn)樣時，控制者緩慢開啟轉(zhuǎn)樣閥并監(jiān)視壓力變化，另一控制者在監(jiān)視壓力變化的同時，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)樣手輪維持流程系統(tǒng)壓力，直至轉(zhuǎn)樣結(jié)束。測試儀器及工作原理轉(zhuǎn)樣閥的組成和主要功能包括1.齒輪，共有三個齒輪。左側(cè)與閥桿錐體相連接的主齒輪直徑較大，通過轉(zhuǎn)動開啟或關(guān)閉管路；右側(cè)齒輪直徑較小，與手柄連接，用于控制轉(zhuǎn)動角度；中間齒輪傳遞右側(cè)齒輪的轉(zhuǎn)動，并且使左側(cè)齒輪與手柄的轉(zhuǎn)動方向保持一致。在考慮齒輪受力情況下，設(shè)計大齒輪與小齒輪的半徑比為3 1，能滿足70MPa壓力的傳遞。2.閥桿和壓帽，閥桿與左側(cè)齒輪配合，端部呈錐體形狀，用于與閥體密封。壓帽使螺桿保持穩(wěn)定，并密封螺桿與周邊的空隙。3.軸承，共有四個。作用是使左側(cè)和中間齒輪轉(zhuǎn)動靈活。4.手柄，用于控制轉(zhuǎn)動。5. M8接口，連接取樣器/配樣器出口和測試腔體/實(shí)驗(yàn)流程入口，M8尺寸是實(shí)驗(yàn)流程中普遍使用的接口尺寸。6. Imm管路，是流體通道，管路越細(xì)有利于流速的控制，過細(xì)則造成流速過低、轉(zhuǎn)樣時間延長，結(jié)合轉(zhuǎn)樣經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計管路直徑為1mm。7. “0”形圈，對管路及齒輪傳動兩個部分起密封作用。8.緊固螺栓，將管路及齒輪傳動兩個部分緊固為一體。轉(zhuǎn)樣手輪的組成和主要功能包括1.手輪，外直徑為1000mm，大直徑圓形手輪較原來四桿手柄提高30%的扭矩，操作強(qiáng)度降低。手輪厚度和寬度均為30mm，內(nèi)側(cè)為手指形狀，便于抓握。在操作失誤、手輪倒轉(zhuǎn)的情況下，圓盤形狀有效保護(hù)操作者不被手柄撞擊。2.中軸，內(nèi)徑為100mm，該設(shè)計考慮柱塞泵推動活塞的螺桿可以在中軸內(nèi)穿過不受阻擋，而且易于操作位于螺桿一側(cè)的鎖緊鈕?？紤]到承受扭矩較大，中軸厚度設(shè)計為 30mm。另外在中軸外側(cè)設(shè)計了獨(dú)特的棘輪結(jié)構(gòu)，結(jié)合特制的棘輪扳手(長度650mm)可實(shí)現(xiàn)省力及快速轉(zhuǎn)動的目的。整體上棘輪設(shè)計可降低轉(zhuǎn)動強(qiáng)度近50%，而且能滿足快速轉(zhuǎn)動的要求。棘輪扳手與手柄配合使用在壓力較低(30MPa)的情況下，可實(shí)現(xiàn)一人操作。3.承重桿，起連接手柄和中軸的作用，其上部焊接有卡板。4.卡板，用來與柱塞泵的四個手柄相配合，承受轉(zhuǎn)動扭力。因柱塞泵手柄有一定角度，相應(yīng)的卡板內(nèi)的凹槽也加工成傾斜角度?？ò甯考雍癫⑴c承重桿焊接?？ò鍍蓚?cè)有內(nèi)螺紋通孔，結(jié)合穿板螺栓實(shí)現(xiàn)固定。本發(fā)明所述的快速轉(zhuǎn)樣方法①在取樣器/配樣器出口、測試/實(shí)驗(yàn)裝置的入口和出口安裝微量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)樣閥；②參數(shù)測量或?qū)嶒?yàn)流程按照常規(guī)方式連接。③將轉(zhuǎn)樣手輪安裝在柱塞泵手柄上，用穿板螺栓將卡板固定，安裝棘輪扳手。④階段式開啟轉(zhuǎn)樣閥，首先是緩慢開啟取樣器/配樣器出口轉(zhuǎn)樣閥，并監(jiān)視壓力變化，在壓力較低時(30MPa)，柱塞泵維持壓力穩(wěn)定控制可實(shí)現(xiàn)一人操作，即一手把扶手輪手柄，另一只手操控棘輪扳手，如果是兩人操作則單純使用手輪即可。在壓力較高時，仍建議采用兩人配合操作，一人負(fù)責(zé)把扶手輪，另外一人主要負(fù)責(zé)棘輪扳手的加力。其次是開啟測試/實(shí)驗(yàn)裝置的入口轉(zhuǎn)樣閥，最后是開啟測試/實(shí)驗(yàn)裝置出口轉(zhuǎn)樣閥，兩操作步驟與上述操作相同，直至轉(zhuǎn)樣結(jié)束。與通常的轉(zhuǎn)樣方法比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.實(shí)現(xiàn)微量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)樣閥的開啟程度，易于控制油氣樣品的流動速度，提高轉(zhuǎn)樣過程中的壓力維持水平；2.手輪的手柄設(shè)計改善了柱塞泵的控制程度，降低轉(zhuǎn)動強(qiáng)度30%，整體的圓形保障了操作者在疏忽狀態(tài)時的人身安全。棘輪的設(shè)計整體上降低轉(zhuǎn)動強(qiáng)度近50%，而且能滿足快速轉(zhuǎn)動的要求。


圖1轉(zhuǎn)樣閥結(jié)構(gòu)示意圖。圖2轉(zhuǎn)樣手輪結(jié)構(gòu)示意圖。圖3轉(zhuǎn)樣手輪結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。圖4快速轉(zhuǎn)樣方法的流程示意圖。圖5棘輪扳手結(jié)構(gòu)示意圖。圖6卡板結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、主齒輪2、壓帽3、中齒輪4、軸5、軸承6、手柄7、軸桿8、小齒輪9、管路箱10、M8接口 IlUmm管路12、0型圈13、緊固螺釘14、閥桿15、齒輪箱16、轉(zhuǎn)樣手輪17、柱塞泵手柄18、轉(zhuǎn)樣柱塞泵19、取樣器/配樣器20、測試/實(shí)驗(yàn)裝置21、排出液收集器22、轉(zhuǎn)樣閥23、棘輪扳手24、穿板螺栓16-1、承重桿16_2、中軸16_3、手輪16_4、卡板
具體實(shí)施例方式轉(zhuǎn)樣閥(見圖1)由齒輪組、管路和閥桿構(gòu)成，齒輪組位于齒輪箱15中，有三個齒輪構(gòu)成，位于左側(cè)的主齒輪1直徑較大，下端部為錐體的閥桿14穿過主齒輪1中心，上端通過壓帽2固定在齒輪箱15頂部，位于主齒輪1右側(cè)的中齒輪3由固定在齒輪箱中的軸4和軸承5固定，直徑較主齒輪1小，與主齒輪1齒輪咬合連接，位于中齒輪3右側(cè)的小齒輪8 直徑最小，由固定在齒輪箱中的軸桿7和軸承固定，軸桿7穿過齒輪箱頂部與手柄6連接， 大齒輪與小齒輪的半徑比為3 1 ;lmm管路11位于管路箱9中，兩端與M8接口 10連接， 閥桿14下端部錐體穿過管路箱可通過大齒輪的轉(zhuǎn)動開啟或關(guān)閉管路，由緊固螺釘13將管路箱和齒輪箱固定為一體。本轉(zhuǎn)樣閥能滿足70MPa壓力的傳遞。轉(zhuǎn)樣手輪(見圖2、3)由手輪16-3、中軸16_2、承重桿16_1和卡板16_4組成，中軸16-2位于手輪16-3的中心，中軸16-2為一中空短柱，柱塞泵推動活塞的螺桿從中軸內(nèi)穿過，中軸外側(cè)為棘輪結(jié)構(gòu)，棘輪扳手與棘輪結(jié)構(gòu)相匹配，手輪16-3為圓盤形狀，內(nèi)側(cè)設(shè)手指形狀，由四根承重桿16-1將手輪16-3和中軸16-2連接在一起，卡板16_4上設(shè)有與柱塞泵手柄17的傾斜角度相應(yīng)的凹槽，卡板根部加厚并與承重桿焊接，卡板兩側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋通孔。由穿板螺栓M將卡板與轉(zhuǎn)樣柱塞泵18的柱塞泵手柄17固定，將棘輪扳手23安裝在轉(zhuǎn)樣手輪中軸外側(cè)的棘輪結(jié)構(gòu)上，將轉(zhuǎn)樣閥22安裝在取樣器/配樣器19出口、與排出液收集器21連接的測試/實(shí)驗(yàn)裝置20的入口和出口。緩慢開啟取樣器/配樣器出口轉(zhuǎn)樣閥，在壓力彡30MPa時，柱塞泵維持壓力穩(wěn)定控制可實(shí)現(xiàn)一人操作，即一手把扶手輪手柄，另一只手操控棘輪扳手，如果是兩人操作則單純使用手輪即可；在壓力較高時，兩人配合操作，一人負(fù)責(zé)把扶手輪，另外一人主要負(fù)責(zé)棘輪扳手的加力；其次是開啟測試/實(shí)驗(yàn)裝置的入口轉(zhuǎn)樣閥，最后是開啟測試/實(shí)驗(yàn)裝置出口轉(zhuǎn)樣閥，兩操作步驟與上述操作相同，直至轉(zhuǎn)樣結(jié)束。
該轉(zhuǎn)樣方法在實(shí)施50余次后與原轉(zhuǎn)樣方法進(jìn)行等量的統(tǒng)計對比，對比結(jié)果見表1。表1兩種轉(zhuǎn)樣方法的對比結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種維持壓力穩(wěn)定的快速轉(zhuǎn)樣方法，其特征在于①在取樣器/配樣器出口、測試/實(shí)驗(yàn)裝置的入口和出口安裝微量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)樣閥；②將轉(zhuǎn)樣手輪安裝在柱塞泵手柄上，用穿板螺栓將卡板固定，安裝棘輪扳手；③階段式開啟轉(zhuǎn)樣閥，首先是緩慢開啟取樣器/配樣器出口轉(zhuǎn)樣閥，其次是開啟測試 /實(shí)驗(yàn)裝置的入口轉(zhuǎn)樣閥，最后是開啟測試/實(shí)驗(yàn)裝置出口轉(zhuǎn)樣閥，開啟轉(zhuǎn)樣閥的過程中監(jiān)視壓力變化，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)樣手輪維持流程系統(tǒng)壓力，直至轉(zhuǎn)樣結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的維持壓力穩(wěn)定的快速轉(zhuǎn)樣方法，其特征在于轉(zhuǎn)樣閥由齒輪組、管路和閥桿構(gòu)成，齒輪組位于齒輪箱中，有三個齒輪構(gòu)成，位于左側(cè)的主齒輪直徑較大， 下端部為錐體的閥桿穿過主齒輪中心，上端通過壓帽固定在齒輪箱頂部，位于主齒輪右側(cè)的中齒輪由固定在齒輪箱中的軸和軸承固定，直徑較主齒輪小，與主齒輪齒輪咬合連接，位于中齒輪右側(cè)的小齒輪直徑最小，由固定在齒輪箱中的軸桿和軸承固定，軸桿穿過齒輪箱頂部與手柄連接，大齒輪與小齒輪的半徑比為3 1 ；Imm管路位于管路箱中，兩端與M8接口連接，閥桿下端部錐體穿過管路箱可通過大齒輪的轉(zhuǎn)動開啟或關(guān)閉管路，由緊固螺釘將管路箱和齒輪箱固定為一體；轉(zhuǎn)樣閥能滿足70MPa壓力的傳遞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的維持壓力穩(wěn)定的快速轉(zhuǎn)樣方法，其特征在于轉(zhuǎn)樣手輪由手輪、中軸、承重桿和卡板組成，中軸位于手輪的中心，中軸為一中空短柱，柱塞泵推動活塞的螺桿從中軸內(nèi)穿過，中軸外側(cè)為棘輪結(jié)構(gòu)，棘輪扳手與棘輪結(jié)構(gòu)相匹配，手輪為圓盤形狀， 內(nèi)側(cè)設(shè)手指形狀，由四根承重桿將手輪和中軸連接在一起，卡板上設(shè)有與柱塞泵手柄的傾斜角度相應(yīng)的凹槽，卡板根部加厚并與承重桿焊接，卡板兩側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋通孔。
全文摘要
本方法涉及一種維持壓力穩(wěn)定的快速轉(zhuǎn)樣方法；在取樣器/配樣器出口、測試/實(shí)驗(yàn)裝置的入口和出口安裝微量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)樣閥；將轉(zhuǎn)樣手輪安裝在柱塞泵手柄上；階段式開啟轉(zhuǎn)樣閥，首先是緩慢開啟取樣器/配樣器出口轉(zhuǎn)樣閥，其次是開啟測試/實(shí)驗(yàn)裝置的入口轉(zhuǎn)樣閥，最后是開啟測試/實(shí)驗(yàn)裝置出口轉(zhuǎn)樣閥，開啟轉(zhuǎn)樣閥的過程中監(jiān)視壓力變化，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)樣手輪維持流程系統(tǒng)壓力，直至轉(zhuǎn)樣結(jié)束；本方法改善了柱塞泵的控制程度，維持轉(zhuǎn)樣過程中的壓力穩(wěn)定，降低轉(zhuǎn)動強(qiáng)度30％，保障了操作者在疏忽狀態(tài)時的人身安全，降低了轉(zhuǎn)動強(qiáng)度近50％，而且能滿足快速轉(zhuǎn)動的要求。
文檔編號G01N1/00GK102269662SQ20101019905
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者李實(shí) , 秦積舜, 陳興隆, 馬德勝 申請人:中國石油天然氣股份有限公司