用于高壓實驗的微壓差計量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是關(guān)于一種壓差測量技術(shù)，涉及高壓環(huán)境下微流動和滲流實驗中微壓差的測量，尤其涉及一種用于高壓實驗的微壓差計量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]與致密油氣藏開采相關(guān)的模擬實驗壓力可以達到幾十甚至近百兆帕，而在超低流速下的壓差僅為10_2兆帕量級。目前，在實驗室和工業(yè)中微壓差測量使用的微壓差傳感器多數(shù)都是壓電式傳感器。壓電式傳感器的原理是通過測壓膜片感應(yīng)壓力，確定壓力大小。如果要在高壓環(huán)境下使用，則需要通過加厚測壓膜片來實現(xiàn)。由于測壓膜片越厚，其測量精度越低，精度高的微壓差傳感器的工作壓力很低，而耐高壓的壓差傳感器的測量精度一般較低。現(xiàn)有的微壓差傳感器，測量0.05兆帕壓差時，傳感器膜片破裂壓力僅為2MPa，難以滿足高壓實驗的要求。因此，解決高壓環(huán)境下微壓差的測量是油氣藏(特別是致密油氣藏)開采相關(guān)實驗亟待攻克的技術(shù)難點。另外，在微系統(tǒng)、微結(jié)構(gòu)、微器件等的微尺度流動實驗中，高壓環(huán)境下微壓差的測量也是亟待解決的難點。
[0003]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種用于高壓實驗中的微壓差計量裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種用于高壓實驗的微壓差計量裝置，能夠精確測量高壓條件(壓力上限為60MPa)下的微壓差，以克服現(xiàn)有壓差測試儀器對高壓微壓差測試適應(yīng)性的限制。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種用于高壓實驗的微壓差計量裝置，包括依次豎直設(shè)置的一絲桿升降機、一光柵尺、四個耐高壓測壓管；第一耐高壓測壓管的頂端并聯(lián)第一閥門、第二閥門與第九閥門，所述第一閥門另一端連接第二耐高壓測壓管的頂端，所述第二閥門另一端與被測流體高壓管線相連，所述第九閥門的另一端與外界環(huán)境相通；所述第二耐高壓測壓管的底端并聯(lián)第一管線與第三閥門，所述第一管線另一端與所述第一耐高壓測壓管的底端連接；所述第三閥門另一端與第三耐高壓測壓管的底端相連；所述第三耐高壓測壓管的頂端通過一第二管線與所述第二耐高壓測壓管的頂端相連；第四耐高壓測壓管的頂端并聯(lián)有第四閥門、第五閥門與第七閥門，所述第四閥門另一端與所述第三耐高壓測壓管的頂端相連，所述第五閥門另一端連接被測流體低壓管線；所述第七閥門與第一注入泵相連，所述第四耐高壓測壓管的底端并聯(lián)第六閥門與第八閥門，所述第八閥門另一端與第二注入泵相連；所述第六閥門另一端連接所述第三耐高壓測壓管的底端；所述絲桿升降機上及所述光柵尺上分別套設(shè)一能上下移動的第一滑塊、第二滑塊，所述第一耐高壓測壓管至第四耐高壓測壓管的外部分別套設(shè)有能上下移動的第一環(huán)形電感傳感器至第四環(huán)形電感傳感器，所述第一滑塊、第二滑塊及第一環(huán)形電感傳感器至第四環(huán)形電感傳感器由一水平設(shè)置的連接桿依次固定連接并位于同一水平線上；一伺服電機通過一減速箱與所述絲桿升降機相連，所述伺服電機、光柵尺、第一環(huán)形電感傳感器至第四環(huán)形電感傳感器均與數(shù)據(jù)采集處理控制系統(tǒng)電連接。
[0006]在本實用新型的一較佳實施方式中，絲桿升降機包括一豎直設(shè)置的絲桿，所述絲桿底部設(shè)置一能帶動該絲桿轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動連接裝置，該轉(zhuǎn)動連接裝置與所述減速箱傳動連接，所述第一滑塊螺紋連接在所述絲桿外部。
[0007]在本實用新型的一較佳實施方式中，四個耐高壓測壓管由非金屬耐高壓管制成，所述四個耐高壓測壓管的內(nèi)徑大于等于0.3毫米小于等于I毫米，所述四個耐高壓測壓管的長度大于等于I米小于等于1.5米。
[0008]在本實用新型的一較佳實施方式中，四個耐高壓測壓管的內(nèi)徑為0.3毫米。
[0009]第一注入泵中的第一測壓液為弱電感液體；所述第二注入泵中的第二測壓液為強電感液體。
[0010]在本實用新型的一較佳實施方式中，第一注入泵中的第一測壓液為水或油；所述第二注入泵中的第二測壓液為水銀。
[0011]在本實用新型的一較佳實施方式中，第一測壓液為水；所述第二測壓液為水銀。
[0012]在本實用新型的一較佳實施方式中，四個環(huán)形電感傳感器的內(nèi)徑均大于等于5毫米小于等于21毫米。
[0013]在本實用新型的一較佳實施方式中，四個環(huán)形電感傳感器的內(nèi)徑均為5毫米。
[0014]在本實用新型的一較佳實施方式中，光柵尺的精度為I微米，其長度為1.5米。
[0015]由上所述，本實用新型將耐高壓測壓管置于環(huán)形電感傳感器之中；環(huán)形電感傳感器與數(shù)據(jù)采集控制處理系統(tǒng)相連，并與絲桿升降機上的滑塊相連，通過升降機帶動滑塊上下移動，從而控制環(huán)形電感傳感器在耐高壓測壓管外壁上下滑動，識別兩種不同密度不同電性測壓液界面的位置；通過光柵尺精確測定兩種不同密度不同電性測壓液界面的高度，并將測量的高度傳入數(shù)據(jù)采集控制處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集控制處理系統(tǒng)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和對升降電機的控制。通過測壓液注入泵向測壓管中注入兩種不同密度不同電性測壓液，控制閥門的開關(guān)可以選擇測壓管使用的數(shù)量，以實現(xiàn)擴大壓差測量范圍的目的。本實用新型能夠精確測量高壓條件下的微壓差，且制作簡單、成本低廉、使用方便、適用范圍寬。
【附圖說明】
[0016]以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中:
[0017]圖1:為本實用新型用于高壓實驗中的微壓差計量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0019]如圖1所示，本實用新型提供了一種用于高壓實驗的微壓差計量裝置100，包括依次豎直設(shè)置的絲桿升降機24、光柵尺25、第一耐高壓測壓管1、第二耐高壓測壓管2、第三耐高壓測壓管3和第四耐高壓測壓管4。其中，第一耐高壓測壓管4的頂端并聯(lián)有第一閥門
5、第二閥門6與第九閥門29 ;第一閥門5另一端連接第二耐高壓測壓管2的頂端；第二閥門6另一端與被測流體高壓管線相連，以對該流體高壓管線進行測量；第九閥門29與外界環(huán)境相通。第二耐高壓測壓管2的底端并聯(lián)有第一管線7與第三閥門8 ;第一管線7另一端連接第一耐高壓測壓管I的底端；第三閥門8另一端與第三耐高壓測壓管3的底端相連。第三耐高壓測壓管3的頂端通過第二管線9與第二耐高壓測壓管2的頂端相連。第四耐高壓測壓管4的頂端并聯(lián)有第四閥門10、第五閥門11與第七閥門12 ;第四閥門10另一端連接第三耐高壓測壓管3的頂端與第二管線9形成并聯(lián)，第五閥門11另一端連接被測流體低壓管線，以對該流體低壓管線進行測量；第七閥門12另一端與第一注入泵13相連。第四耐高壓測壓管4的底端并聯(lián)第六閥門14與第八閥門15 ;第八閥門15另一端與第二注入泵16相連，第六閥門14另一端連接第三耐高壓測壓管3的底端。其中第一耐高壓測壓管1、第二耐高壓測壓管2、第一閥門5構(gòu)成單組U型管結(jié)構(gòu)，第一耐高壓測壓管1、第二耐高壓測壓管2、第三耐高壓測壓管3、第四耐高壓測壓管4及第一閥門5、第三閥門8第四閥門10，第六閥門14共同構(gòu)成復(fù)式U型管結(jié)構(gòu)。絲桿升降機24上及光柵尺25上分別套設(shè)有能上下移動的第一滑塊18、第二滑塊19，第一環(huán)形電感傳感器20套在第一耐高壓測壓管I外，第二環(huán)形電感傳感器21套在第二耐高壓測壓管2外，第三環(huán)形電感傳感器22套在第三耐高壓測壓管3外，第四環(huán)形電感傳感器23套在第四耐高壓測壓管4外。第一滑塊18、第二滑塊19及第一環(huán)形電感傳感器20至第四環(huán)形電感傳感器23由一水平設(shè)置的連接桿17依次固定連接并位于同一水平線上。伺服電機26通過減速箱27與絲桿升降機24相連，其中絲桿升降機24包括一豎直設(shè)置的絲桿241，絲桿241底部設(shè)置一能帶動該絲桿轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動連接裝置242，該轉(zhuǎn)動連接裝置242與減速箱27傳動連接，第一滑塊18螺紋連接在絲桿241外部，通過絲桿241的轉(zhuǎn)動帶動第一滑塊18上下移動。伺服電機26、光柵尺25、第一環(huán)形電感傳感器20、第二環(huán)形電感傳感器21、第三環(huán)形電感傳感器22和第四環(huán)形電感傳感器23均與數(shù)據(jù)采集處理控制系統(tǒng)28電連接，數(shù)據(jù)采集處理控制系統(tǒng)28可以為計算機。
[0020]本實用新型將耐高壓測壓管置于環(huán)形電感傳感器之中；環(huán)形電感傳感器與數(shù)據(jù)采集控制處理系統(tǒng)相連，并與絲桿升降機上的滑塊相連，通過升降機帶動滑塊上下移動，從而控制環(huán)形電感傳感器在耐高壓測壓管外壁上下滑動，識別兩種不同密度不同電性測壓液界面的位置；通過光柵尺精確測定兩種不同密度不同電性測壓液界面的高度，并將測量的高度傳入數(shù)據(jù)采集控制處理系統(tǒng)，能夠精確測量高壓條件下的微壓差。數(shù)據(jù)采集控制處理系統(tǒng)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和對升降電機的控制。通過測壓液注入泵向測壓管中注入兩種不同密度不同電性測壓液，控制閥門的開關(guān)可以選擇測壓管使用的數(shù)量，以實現(xiàn)擴大測量壓差測量范圍的目的。
[0021]進一步，四個耐高壓測壓管均由非金屬耐高壓管制成，可以是耐高壓玻璃管或其他非金屬耐高壓材料管，最高可承受60兆帕的壓力，為了在較短實驗時間內(nèi)測量極低流量流體壓差，四個耐高壓測壓管的內(nèi)徑一般設(shè)置的很小，四個耐高壓測壓管的內(nèi)徑大于等于
0.3毫米小于等于I毫米，本實施方式采用內(nèi)徑為0.3毫米。同時，為了獲得較大的單組U型管量程，耐高壓測壓管長度一般較長，四個耐高壓測壓管的長度大于等于I米小于等于
1.5 米。
[0022]進一步，第一注入泵13與第二注入泵16均為高壓泵。在本實施方式中為ISCO (100DX)雙缸泵，泵體容積為1003ml，流速范圍:0.00001-45ml/min，壓力范圍:0-70MPa。第一注入泵13中的第一測壓液為水或油等電感較弱液體，在本實施方式中為水。第二注入泵16中的第二測壓液為水銀或鹽水等電感較強液體，在本實施方式中為水銀，如果第二測壓液采用鹽水，則第一測壓液不能采用水。
[0023]進一步，四個耐高壓測壓管外部均套有環(huán)形電感傳感器。第一環(huán)形電感傳感器20、第二環(huán)形電感傳感器21、第三環(huán)