[发明专利]等位移恒压控制方法及等位移恒压阀门

说明书

技术领域

本发明是关于能够消除阀门在开关过程中的压力波动现象的等位移恒压控制方法及等位移恒压阀门，属于油气田开发实验技术领域。

背景技术

阀门在各行业领域有着广泛应用，且其种类繁多。在油气田开发实验中，3mm针型阀或球形阀在低流量实验流程中大量使用，其特点是控制简单，耐高压；球形阀耐压小于15MPa，针型阀可不低于100MPa。

微观物理模型的孔隙体积很小，在0.01μL～1mL之间。在微观物理模拟实验中，要求微观模型两侧有开关阀门控制流体进出，为获得高质量的实验效果，要求阀门控制范围内的流体体积越小越好。通常情况下，该范围内的流体体积可控制在0.2ml以内。在常规岩心驱替等油气田开发实验中，模型内的流体体积远超过1ml，阀门的开关过程所造成的压力波动对实验过程的影响完全可以忽略，但是对微观模型而言，其影响是不容忽视的。以地面原油为例，压缩系数在4～7*10^-4MPa^-1之间，3mm阀门的针尖下行1mm距离时，可在0.2ml密闭流体内造成3MPa左右的压力增幅，对玻璃材质的微观模型而言，极易产生破裂。

目前避免该现象发生的方法有两种：一是阀门开启程度非常微弱(即关闭时阀门针尖下行的距离很小)；二是增加密闭流体体积。显然，两种方法都存在很多的缺点。例如方法一要求流体必须是单相的，例如泡沫流体通过时将改变泡沫中气相的体积，这将使该类流体的模拟过程大真；而且阀门开启程度微弱也是很难控制的，过于微弱将造成针尖入口处的流动阻力过大，易误导实验操作。如果驱替过程中应用方法二，则出现驱动流体迟迟不能进入观察范围的情况，如果驱动流体与模型内流体有相互作用，则过长的待观察时间已经使观察滞后，造成认识实验现象时机的错大。

有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本发明的利用等位移恒压控制方法来消除阀门在开关过程中的压力波动现象，以及等位移恒压阀门。

发明内容

本发明的目的提供一种能消除阀门开关过程的压力波动的等位移恒压控制方法以及等位移恒压阀门。

为此，一种等位移恒压控制方法，在阀门的阀杆位移过程中，被压缩一侧的流体能够补充至另一侧释放空间，使流体总体积在阀门流道的空间内不变，在阀门开关过程中密闭系统的压力保持恒定。

如上所述的等位移恒压控制方法，其中，在阀杆通道上设置与流体入口相连通的分支入口，且所述分支入口和所述流体入口分别位于流体出口的两侧，使阀杆在运动过程中，被压缩一侧的流体能通过所述分支入口或流体入口补充到另一侧被释放的空间内。

如上所述的等位移恒压控制方法，其中，所述阀杆上设有两个密封装置，该两密封装置之间形成一封闭区间，当移动所述阀杆、两所述密封装置运动至所述流体出口时，能封闭所述流体出口的两侧，使所述流体出口、两所述密封装置之间构成的封闭区间与两所述密封装置外部流道构成两个相对独立的压力空间，且在阀杆运动过程中，两个压力空间内的压力始终保持恒定。

如上所述的等位移恒压控制方法，其中，在两所述密封装置分别位于所述流体出口两侧时，该两密封装置位于所述流体入口和分支入口之间。

如上所述的等位移恒压控制方法，其中，所述阀杆移动的角速度小于等于90°/s。

本发明还提出一种等位移恒压阀门，其具有一中空阀体，所述阀体的中空部形成阀杆通道，一阀杆能移动地穿设于所述阀杆通道内，所述阀杆通道分别与流体入口、流体出口相连通，所述流体入口和流体出口分别通过入口流道、出口流道与阀体外部相连通；所述阀体两端通过上压盖、下压盖密封，其中，所述阀杆上设有两个能密封阀杆通道的密封装置，两所述密封装置之间形成一封闭区间，该封闭区间能封闭所述流体出口；所述阀体的侧壁沿阀杆长度方向设有两个分支入口，所述分支入口与所述入口流道相连通，且所述分支入口和所述流体入口分别位于所述流体出口的两侧。

如上所述的等位移恒压阀门，其中，靠近所述流体入口的分支入口与所述流体出口之间的距离大于等于两所述密封装置之间的距离。

如上所述的等位移恒压控制阀门，其中，所述阀杆上设有两个凹槽，每个所述凹槽内均嵌置有密封圈，构成所述密封装置。

如上所述的等位移恒压阀门，其中，两个所述凹槽之间的距离小于等于靠近所述流体入口的分支入口与所述流体出口之间的距离。

如上所述的等位移恒压阀门，其中，所述流体入口、流体出口、分支入口以及入口流道、出口流道的直径大约为0.5mm-1.0mm。