【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固井水泥浆失水仪，尤其涉及一种超压弹出式自动泄压装置及超高温高压失水仪。
技术介绍
1、深层超深层已成为油气增储上产重要战略领域。固井是保证油气安全高效勘探开发及提质增效的关键工程技术，但面临超深(8000m以上，向万米进军)、超高温(200℃以上)、超高压(200mpa)等极端工况，对固井水泥浆体系的综合性能提出严峻挑战。其中，水泥浆失水量对体系综合性能影响较大，直接决定油气井固井作业安全和固井质量，尤其对超高温深井超深井固井尤为重要。为了模拟井下温度和渗透性地层工况下水泥浆的失水情况，研制了高温高压失水仪，测试水泥浆在一定温度、压差下的失水量，以指导固井关键外加剂和水泥浆体系研发及性能调整，对保障复杂深井超深井固井作业安全和提高固井质量具有重要意义。
2、高温高压失水仪(滤失仪)是测试水泥浆失水量的标准化仪器设备，目前已有众多成熟产品，但使用温度一般不超过200℃。为了满足复杂深井超深井超高温固井技术要求，前期已开发出适用温度260℃、压力13.6mpa的超高温失水评价装置，主要包括失水筒、加热器、超高温密封圈、控温系统等关键部件。然而，在超高温高压失水评价实验过程中，存在压力随温度升高而逐渐增加的现象，以及失水筒内压力超过最大工作压力的风险；同时，高温高压实验完成后，需要泄压以进行失水筒的拆除和清洗工作。因此，高压成为失水实验过程中最重要的风险因素，然而，当前高温高压失水仪主要是通过手动卸除失水筒和进气管线内压力，出气口排出的高速气体对实验人员人身安全、生命财产等危害较大。
3、现有技
4、该技术虽在降低排出气体速度和温度等方面对失水仪进行了改进，但并未能实现超压自动泄压功能。
5、由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种超压弹出式自动泄压装置及超高温高压失水仪，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种超压弹出式自动泄压装置及超高温高压失水仪，本专利技术的密封平衡结构能够较好实现压力均匀，实现超高温高压下固井水泥浆失水实验压力的精确控制；本专利技术的泄压通道、进气通道、液压通道及密封平衡结构共同构成压力传导系统，能够有效克服压力增大的问题；密封平衡结构和压力传导系统实现超压自动泄压功能。
2、本专利技术的目的是这样实现的，一种超压弹出式自动泄压装置，包括泄压本体，所述泄压本体内设置泄压通道、进气通道和液压通道，所述液压通道能连通所述泄压通道和所述进气通道；所述液压通道内设置由轻质高硬度材料制成的密封平衡结构，所述密封平衡结构的第一端连接液压管线，所述液压管线内容置设定压力的液体；所述密封平衡结构能在所述进气通道和所述液压管线之间的压力差作用下移动，所述进气通道内的压力小于或等于所述液压管线内的压力时，所述密封平衡结构向靠近进气通道的方向移动阻断所述泄压通道和所述进气通道之间的连通；所述进气通道内的压力大于所述液压管线内的压力时，所述密封平衡结构和所述液压管线能向远离进气通道的方向移动连通所述泄压通道和所述进气通道以泄压平衡。
3、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述泄压本体内还设置控制通道，所述控制通道的第一端连通所述进气通道，所述控制通道的第二端能连通所述密封平衡结构，所述密封平衡结构能在所述控制通道和所述液压管线之间的压力差的作用下在所述液压通道内移动。
4、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述密封平衡结构包括顶针和弹出动力部，所述顶针连接所述液压管线，所述顶针能在所述液压通道内密封滑动，所述顶针能向靠近进气通道的方向移动阻断所述泄压通道和所述进气通道之间的连通，或能向远离进气通道的方向移动连通所述泄压通道和所述进气通道以泄压平衡；
5、所述弹出动力部包括活塞，所述进气通道远离所述泄压通道的一侧连通设置活塞腔，所述活塞腔远离所述进气通道的一端连通所述控制通道；所述活塞的第一端密封滑动设置于所述活塞腔内，所述活塞的第二端位于所述液压通道内且固定连接所述顶针，所述活塞的第二端的外壁与所述液压通道的内壁之间呈间隙设置。
6、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述活塞包括第一柱体部、第二柱体部和第三柱体部，所述第一柱体部的外径尺寸大于所述第二柱体部的外径尺寸，所述第二柱体部的外径尺寸大于所述第三柱体部的外径尺寸，所述活塞腔和所述进气通道之间设置连通孔，所述第一柱体部密封滑动设置于所述活塞腔内，所述第二柱体部滑动穿设于所述连通孔，所述第三柱体部滑动设置于所述进气通道和所述液压通道内，所述第三柱体部的一端连接所述顶针。
7、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述泄压本体的第一端能拆卸地连接上盖板，所述泄压本体的第二端能拆卸地连接下盖板，所述控制通道设置于所述下盖板内，所述上盖板内设置与所述液压通道贯通的上通道，所述液压管线和所述顶针能滑动地设置于所述液压通道和所述上通道内。
8、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一柱体部靠近所述下盖板的一端设置内凹槽，所述下盖板上位于所述控制通道的出口处设置盖板凸起，所述内凹槽能罩设于所述盖板凸起上；所述第一柱体部靠近所述下盖板的一端的外壁上设置密封圈。
9、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述控制通道的出口处设置直径自内向外呈渐扩设置的过渡锥孔。
10、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述活塞和所述顶针采用轻质高硬度材料制成，轻质高硬度材料为镁合金、铝锂合金或钛铝合金。
11、在本专利技术的一较佳实施方式中，所述泄压通道密封连通泄压管线，所述进气通道密封连通进气管线，所述控制通道的第一端通过控制管线密封连通所述进气通道。
12、本专利技术的目的还可以这样实现，一种超高温高压失水仪，包括失水仪本体，所述失水仪本体上设置失水仪出气旋钮，所述失水仪出气旋钮上连通前述的超压弹出式自动泄压装置。
13、由上所述，本专利技术的超压弹出式自动泄压装置及超高温高压失水仪具有如下
14、有益效果：
15、本专利技术创新引入轻质高硬度材料的密封平衡结构，能改善密封特征，有效克服超高温高压下固井水泥浆失水实验密封差的问题；
16、本专利技术的密封平衡结构能够较好实现压力均匀，实现超高温高压下固井水泥浆失水实验压力的精确控制；本专利技术的泄压通道、进气通道、液压通道及密封平衡结构共同构成压力传导系统，能够有效克服压力增大的问题；密封平衡结构和压力传导系统实现超压自动泄压功能；
17、本专利技术超压弹出式自动泄压装置适用于30℃～260℃固井水泥浆失水实验，能够满足超高温高压下固井水泥浆失水测试要求；
18、本专利技术能保障实验过程安全和操作人员人身安全，避免因操作失误或超高温实验过程中压力骤增而超过仪器最大工作压力所造成事故的发生；
19、本专利技术具有精确控制、适用温度范围广、便捷高效本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，包括泄压本体，所述泄压本体内设置泄压通道、进气通道和液压通道，所述液压通道能连通所述泄压通道和所述进气通道；所述液压通道内设置由轻质高硬度材料制成的密封平衡结构，所述密封平衡结构的第一端连接液压管线，所述液压管线内容置设定压力的液体；所述密封平衡结构能在所述进气通道和所述液压管线之间的压力差作用下移动，所述进气通道内的压力小于或等于所述液压管线内的压力时，所述密封平衡结构向靠近进气通道的方向移动阻断所述泄压通道和所述进气通道之间的连通；所述进气通道内的压力大于所述液压管线内的压力时，所述密封平衡结构和所述液压管线能向远离进气通道的方向移动连通所述泄压通道和所述进气通道以泄压平衡。
2.如权利要求1所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述泄压本体内还设置控制通道，所述控制通道的第一端连通所述进气通道，所述控制通道的第二端能连通所述密封平衡结构，所述密封平衡结构能在所述控制通道和所述液压管线之间的压力差的作用下在所述液压通道内移动。
3.如权利要求2所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述密封平衡结构包括
4.如权利要求3所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述活塞包括第一柱体部、第二柱体部和第三柱体部，所述第一柱体部的外径尺寸大于所述第二柱体部的外径尺寸，所述第二柱体部的外径尺寸大于所述第三柱体部的外径尺寸，所述活塞腔和所述进气通道之间设置连通孔，所述第一柱体部密封滑动设置于所述活塞腔内，所述第二柱体部滑动穿设于所述连通孔，所述第三柱体部滑动设置于所述进气通道和所述液压通道内，所述第三柱体部的一端连接所述顶针。
5.如权利要求4所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述泄压本体的第一端能拆卸地连接上盖板，所述泄压本体的第二端能拆卸地连接下盖板，所述控制通道设置于所述下盖板内，所述上盖板内设置与所述液压通道贯通的上通道，所述液压管线和所述顶针能滑动地设置于所述液压通道和所述上通道内。
6.如权利要求5所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述第一柱体部靠近所述下盖板的一端设置内凹槽，所述下盖板上位于所述控制通道的出口处设置盖板凸起，所述内凹槽能罩设于所述盖板凸起上；所述第一柱体部靠近所述下盖板的一端的外壁上设置密封圈。
7.如权利要求5所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述控制通道的出口处设置直径自内向外呈渐扩设置的过渡锥孔。
8.如权利要求3所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述活塞和所述顶针采用轻质高硬度材料制成，轻质高硬度材料为镁合金、铝锂合金或钛铝合金。
9.如权利要求3所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述泄压通道密封连通泄压管线，所述进气通道密封连通进气管线，所述控制通道的第一端通过控制管线密封连通所述进气通道。
10.一种超高温高压失水仪，其特征在于，包括失水仪本体，所述失水仪本体上设置失水仪出气旋钮，所述失水仪出气旋钮上连通如权利要求1至9任一项所述的超压弹出式自动泄压装置。
...【技术特征摘要】
1.一种超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，包括泄压本体，所述泄压本体内设置泄压通道、进气通道和液压通道，所述液压通道能连通所述泄压通道和所述进气通道；所述液压通道内设置由轻质高硬度材料制成的密封平衡结构，所述密封平衡结构的第一端连接液压管线，所述液压管线内容置设定压力的液体；所述密封平衡结构能在所述进气通道和所述液压管线之间的压力差作用下移动，所述进气通道内的压力小于或等于所述液压管线内的压力时，所述密封平衡结构向靠近进气通道的方向移动阻断所述泄压通道和所述进气通道之间的连通；所述进气通道内的压力大于所述液压管线内的压力时，所述密封平衡结构和所述液压管线能向远离进气通道的方向移动连通所述泄压通道和所述进气通道以泄压平衡。
2.如权利要求1所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述泄压本体内还设置控制通道，所述控制通道的第一端连通所述进气通道，所述控制通道的第二端能连通所述密封平衡结构，所述密封平衡结构能在所述控制通道和所述液压管线之间的压力差的作用下在所述液压通道内移动。
3.如权利要求2所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述密封平衡结构包括顶针和弹出动力部，所述顶针连接所述液压管线，所述顶针能在所述液压通道内密封滑动，所述顶针能向靠近进气通道的方向移动阻断所述泄压通道和所述进气通道之间的连通，或能向远离进气通道的方向移动连通所述泄压通道和所述进气通道以泄压平衡；
4.如权利要求3所述的超压弹出式自动泄压装置，其特征在于，所述活塞包括第一柱体部、第二柱体部和第三柱体部，所述第一柱体部的外径尺寸大于所述第二柱体部的外径尺寸，所述第二柱体部的外径尺寸大于所述第三...
【专利技术属性】
技术研发人员：于永金，夏修建，徐文华，郭新超，张弛，齐奉忠，张怀文，王天鹤，徐璞，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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