专利名称：多级微量注入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及界面张力测试技术领域，特别一种用于提高石油采收率高压物性实验中界面张力测试的多级微量注入装置。
背景技术：
近年来国际上对CO2减排的呼声不断加大，各种CO2埋存与利用方法不断涌现，比较有效的方式属CO2驱油埋存技术。该方法已先后在国内江苏的油田、吉林的油田开展了技术应用并取得了显著的效果。随着该技术的不断应用，油气界面前缘运移机理成为诸多科研工作者关注的热点，而油气界面张力测试是研究这一机理的最重要的手段。测量油气界面张力值有助于分析CO2-原油界面接触规律，通常采用悬滴法来测量该值。该方法一般米用一个内径为0.5_、外径为1_的金属管线，向悬滴室内注入一个体积为0.1m 0.2ml的液滴，并使之保持在管线的出口端静止，通过测量悬滴特征曲线来获得油气界面张力值，实验中一般利用各种注入泵，如ISCO泵、QUZIC泵、手动泵等连接金属管线来控制悬滴的大小。再如中国专利CN 102564908A，
公开日期2012年7月11日，公开了《一种用于测量油气界面张力的悬滴控制方法及装置》。但现有技术中也存在以下缺点:采用自动泵注入悬滴时，自动泵不易控制停泵的时间，停泵的瞬间液滴可能掉落；采用手动泵时，虽可以人为地停止悬滴注入，但当压力较高时，旋转手动泵所需力度较大，更加不好控制进停泵。该值的准确获得直接关系着气驱驱油机理分析、油藏工程方案设计以及数值模拟方法的修正等。
发明内容
为了解决现有技术中无法精确的控制液体注入量以形成理想悬滴的技术问题，本发明提供了一种多级微量注入装置，该多级微量注入装置将原有的活塞推动式的注入方式改为螺纹旋转推动液体的注入方式，从而可以精确的向悬滴内注入液体，获得理想大小的悬滴。本发明为解决其技术问题采用的技术方案是:一种多级微量注入装置，至少包括从外向内依次套接的外悬滴管、一级螺纹空腔活塞管、实体螺纹活塞；外悬滴管为一端封闭的筒形，外悬滴管的内部为第一空腔，外悬滴管的封闭端设有第一级注入口 ；一级螺纹空腔活塞管为一端封闭的筒形，一级螺纹空腔活塞管的封闭端设置在外悬滴管内，一级螺纹空腔活塞管的开口端设置在外悬滴管外，一级螺纹空腔活塞管的内部为第二空腔，一级螺纹空腔活塞管的封闭端设有第二级注入口，一级螺纹空腔活塞管的外周壁与外悬滴管的内周壁通过螺纹密封连接；实体螺纹活塞为圆柱形，实体螺纹活塞的一端设置在一级螺纹空腔活塞管内，实体螺纹活塞的另一端设置在一级螺纹空腔活塞管外，实体螺纹活塞的外周壁与一级螺纹空腔活塞管的内周壁通过螺纹密封连接；第一空腔和外悬滴管的外部通过第一级注入口连通，第一空腔和第二空腔通过第二级注入口连通。外悬滴管与一级螺纹空腔活塞管之间还套设有二级螺纹空腔活塞管；二级螺纹空腔活塞管为一端封闭的筒形，二级螺纹空腔活塞管的封闭端设置在外悬滴管内，二级螺纹空腔活塞管的开口端设置在外悬滴管外，二级螺纹空腔活塞管的内部为第三空腔，二级螺纹空腔活塞管的封闭端设有第三级注入口，二级螺纹空腔活塞管的外周壁与外悬滴管的内周壁通过螺纹密封连接；一级螺纹空腔活塞管的封闭端设置在二级螺纹空腔活塞管内，一级螺纹空腔活塞管的开口端设置在二级螺纹空腔活塞管外，一级螺纹空腔活塞管的外周壁与二级螺纹空腔活塞管的内周壁通过螺纹密封连接；第一空腔和第二空腔依次通过第三级注入口和第二级注入口连通。一级螺纹空腔活塞管内周壁螺纹的螺距小于一级螺纹空腔活塞管外周壁螺纹的螺距。二级螺纹空腔活塞管内周壁螺纹的螺距小于二级螺纹空腔活塞管外周壁螺纹的螺距。外悬滴管的开口端设置有第一凸缘，一级螺纹空腔活塞管的开口端设置有第二凸缘，实体螺纹活塞的另一端设置有第四凸缘。外悬滴管的开口端设置有第一凸缘，一级螺纹空腔活塞管的开口端设置有第二凸缘，实体螺纹活塞的另一端设置有第四凸缘，二级螺纹空腔活塞管的开口端设有第三凸缘。第一凸缘朝向第三凸缘的一侧沿着周向设置有用于测量二级螺纹空腔活塞管转动角度的刻度盘，第三凸缘朝向第二凸缘的一侧沿着周向设置有用于测量一级螺纹空腔活塞管转动角度的刻度盘，第二凸缘朝向实体螺纹活塞另一端的一侧沿着周向设置有用于测量实体螺纹活塞转动角度的刻度盘。二级螺纹空腔活塞管的外周壁沿轴向设置有用于测量二级螺纹空腔活塞管移动距离的刻度标尺，一级螺纹空腔活塞管的外周壁沿轴向设置有用于测量一级螺纹空腔活塞管移动距离的刻度标尺，实体螺纹活塞的外周壁沿轴向设置有用于测量实体螺纹活塞移动距离的刻度标尺。外悬滴管的侧壁设置有用于固定二级螺纹空腔活塞管的固定卡件，二级螺纹空腔活塞管的侧壁设置有用于固定一级螺纹空腔活塞管的固定卡件，一级螺纹空腔活塞管的侧壁设置有用于固定实体螺纹活塞的固定卡件，固定卡件为定位销或定位螺钉。本发明的有益效果是:1、通过分级别注入的方式为被测液体分级操作，为测量提供了便利；2、操作方法上利用细螺纹将原有的推进改为旋转，通过刻度标尺和刻度盘精确调整液滴大�。徊教岣卟饬烤龋�3、为最小混相压力的求取以及油藏工程设计和优化提供了实验基础。
下面结合附图对本发明所述的多级微量注入装置作进一步详细的描述。图1是多级微量注入装置的第一种实施方式的结构示意图。图2是多级微量注入装置的第二种实施方式的结构示意图。图3是多级微量注入装置的使用状态示意图。其中1.外悬滴管，11.第一空腔，12.第一级注入口，13.第一凸缘，2.—级螺纹空腔活塞管，21.第二空腔，22.第二级注入口，23.第二凸缘，3.二级螺纹空腔活塞管，31.第三空腔，32.第三级注入口，33.第三凸缘，4.实体螺纹活塞，43.第四凸缘，5.刻度盘，6.固定卡件，10.多级微量注入装置，20.高清摄像机，30.计算机，40.悬滴。
具体实施例方式实施例1下面结合附图对本发明所述的多级微量注入装置进行详细说明。一种多级微量注入装置10，包括从外向内依次套接的外悬滴管1、一级螺纹空腔活塞管2、实体螺纹活塞4 ；外悬滴管I为一端封闭的圆筒形，外悬滴管I的内部为第一空腔11，外悬滴管I的封闭端设有第一级注入口 12 ;—级螺纹空腔活塞管2为一端封闭的圆筒形，一级螺纹空腔活塞管2的封闭端设置在外悬滴管I内，一级螺纹空腔活塞管2的开口端设置在外悬滴管I外，一级螺纹空腔活塞管2的内部为第二空腔21，一级螺纹空腔活塞管2的封闭端设有第二级注入口 22，一级螺纹空腔活塞管2的外周壁与外悬滴管I的内周壁通过螺纹密封连接；实体螺纹活塞4为圆柱形，实体螺纹活塞4的一端设置在一级螺纹空腔活塞管2内，实体螺纹活塞4的另一端设置在一级螺纹空腔活塞管2外，实体螺纹活塞4的外周壁与一级螺纹空腔活塞管2的内周壁通过螺纹密封连接；第一空腔11和外悬滴管I的外部通过第一级注入口12连通，第一空腔11和第二空腔21通过第二级注入口 22连通，如图1所示。外悬滴管I 一般相对保持静止，旋转一级螺纹空腔活塞管2可以使一级螺纹空腔活塞管2相对于外悬滴管I沿轴向来回移动，即如图1中上下移动，旋转实体螺纹活塞4可以使实体螺纹活塞4相对于一级螺纹空腔活塞管2沿轴向来回移动，通过旋转一级螺纹空腔活塞管2和旋转实体螺纹活塞4就可以压缩第一空腔11和第二空腔21，从而在第一级注入口 12的下部形成悬滴40，采用旋转推动的方式将第一空腔11和第二空腔21中液体注入悬滴40中的优点是，液体注入量的多少容易量化精确控制，与现有简单的活塞推动式相比操作更加简单方便，不必担心用力不均匀而导致悬滴40掉落，当达到需要的悬滴时，悬滴的状态也更容易保持。设置一级螺纹空腔活塞管2后，对于较为稠密或者表面张力较大或者外部压力较高条件下的液体，在向第一空腔11内吸入液体或向悬滴40内注入液体时,选择旋转移动一级螺纹空腔活塞管2，对于较为稀疏或者表面张力较小或者外部压力较低条件下的液体，在向第二空腔21内吸入液体或向悬滴40内注入液体时，选择旋转移动实体螺纹活塞4，分级操作为测量提供了便利。一级螺纹空腔活塞管2内周壁螺纹的螺距小于一级螺纹空腔活塞管2外周壁螺纹的螺距。这样实体螺纹活塞4在旋转移动的过程中更容易精确的控制液体的注入量，即旋转一级螺纹空腔活塞管2起粗调的作用，旋转实体螺纹活塞4起微调的作用。外悬滴管I的开口端设置有第一凸缘13，一级螺纹空腔活塞管2的开口端设置有第二凸缘23，实体螺纹活塞4的另一端设置有第四凸缘43。通过设置第二凸缘23和第四凸缘43，可以方便旋转一级螺纹空腔活塞管2和实体螺纹活塞4。实施例2本实施例是在实施例1之上的一种改进，因而包括实施例1的所有技术特征。本实施例中的该多级微量注入装置10，不但包括从外向内依次套接的外悬滴管1、一级螺纹空腔活塞管2、实体螺纹活塞4 ;而且外悬滴管I与一级螺纹空腔活塞管2之间通过二级螺纹空腔活塞管3套接；二级螺纹空腔活塞管3为一端封闭的圆筒形，二级螺纹空腔活塞管3的封闭端设置在外悬滴管I内，二级螺纹空腔活塞管3的开口端设置在外悬滴管I外，二级螺纹空腔活塞管3的内部为第三空腔31，二级螺纹空腔活塞管3的封闭端设有第三级注入口 32，二级螺纹空腔活塞管3的外周壁与外悬滴管I的内周壁通过螺纹密封连接；一级螺纹空腔活塞管2的封闭端设置在二级螺纹空腔活塞管3内，一级螺纹空腔活塞管2的开口端设置在二级螺纹空腔活塞管3外，一级螺纹空腔活塞管2的外周壁与二级螺纹空腔活塞管3的内周壁通过螺纹密封连接；第一空腔11和第二空腔21依次通过第三级注入口 32和第二级注入口 22连通，如图2所示。当一级螺纹空腔活塞管2调节量的范围较少时，在外悬滴管I与一级螺纹空腔活塞管2之间设置二级螺纹空腔活塞管3，二级螺纹空腔活塞管3可以增大调节量，提高调节效率，或者在一级螺纹空腔活塞管2与实体螺纹活塞4之间设置二级螺纹空腔活塞管3，这样设置后该多级微量注入装置10就可以具有粗调、中调、微调的效果。一级螺纹空腔活塞管2内周壁螺纹的螺距小于一级螺纹空腔活塞管2外周壁螺纹的螺距。二级螺纹空腔活塞管3内周壁螺纹的螺距小于二级螺纹空腔活塞管3外周壁螺纹的螺距。这样设置也可以使二级螺纹空腔活塞管3具有粗调的效果，一级螺纹空腔活塞管2具有中调的效果，实体螺纹活塞4具有微调的效果，外悬滴管1、一级螺纹空腔活塞管2、二级螺纹空腔活塞管3和实体螺纹活塞4的轴向全部均设置有螺纹。外悬滴管I的开口端设置有第一凸缘13，一级螺纹空腔活塞管2的开口端设置有第二凸缘23，实体螺纹活塞4的另一端设置有第四凸缘43，二级螺纹空腔活塞管3的开口端设有第三凸缘33。通过设置第三凸缘33，可以方便旋转二级螺纹空腔活塞管3。为了精确的控制和计算向悬滴内注入液体的注入量，第一凸缘13朝向第三凸缘33的一侧沿着周向设置有用于测量二级螺纹空腔活塞管3转动角度的刻度盘5，第三凸缘33朝向第二凸缘23的一侧沿着周向设置有用于测量一级螺纹空腔活塞管2转动角度的刻度盘5，第二凸缘23朝向实体螺纹活塞4另一端的一侧沿着周向设置有用于测量实体螺纹活塞4转动角度的刻度盘5。二级螺纹空腔活塞管3的外周壁沿轴向设置有用于测量二级螺纹空腔活塞管3移动距离的刻度标尺，一级螺纹空腔活塞管2的外周壁沿轴向设置有用于测量一级螺纹空腔活塞管2移动距离的刻度标尺，实体螺纹活塞4的外周壁沿轴向设置有用于测量实体螺纹活塞4移动距离的刻度标尺。由于设置了刻度盘5和刻度标尺，所以可以计算出二级螺纹空腔活塞管3、一级螺纹空腔活塞管2和实体螺纹活塞4旋转移动后排出液体的体积，从而得知出悬滴的体积。由于第一空腔11、第二空腔21和第三空腔31内有高压液体，为了在获得满意的悬滴后使悬滴保持静止，需要使二级螺纹空腔活塞管3、一级螺纹空腔活塞管2和实体螺纹活塞4之间能够保持相对静止。所以外悬滴管I的侧壁设置有用于固定二级螺纹空腔活塞管3的固定卡件6，二级螺纹空腔活塞管3的侧壁设置有用于固定一级螺纹空腔活塞管2的固定卡件6，一级螺纹空腔活塞管2的侧壁设置有用于固定实体螺纹活塞4的固定卡件6，固定卡件5为定位销或定位螺钉。如固定卡件5为定位螺钉时，拧松外悬滴管I上的定位螺钉，然后如图2中旋转二级螺纹空腔活塞管3向下移动，则一级螺纹空腔活塞管2和实体螺纹活塞4 一同旋转向下移动，当获得满意的悬滴时，在拧紧该外悬滴管I上的定位螺钉，则可以使悬滴保持稳定，进而提闻了实验的精度。参见图3介绍该多级微量注入装置在测试多孔介质中的界面张力的步骤为:1、将所有设备电源接通；2、利用柱塞泵将中间容器中的地层油复压到待测压力，并设置为恒压状态；3、选择合适的活塞进行操作，对于较为稠密或者表面张力较大或者外部压力较高条件下的液体，选择旋转二级螺纹空腔活塞管3并将所述地层油吸入到第一空腔11内，对于较为稀疏或者表面张力较小或者外部压力较低条件下的液体，选择旋转实体螺纹活塞4并将所述地层油吸入到第二空腔21内；4、旋转第二凸缘23、第三凸缘33和第四凸缘43，使悬滴40达到最大，记录旋转推进距离和旋转角度，并估测悬滴40的体积大�。�5、通过计算机30控制高清摄像机20对悬滴40进行拍照测量；6、当悬滴滴出后，在测试前没有脱落，为合格，7、如果悬滴40脱落，重新旋转凸缘，调整旋转推进距离和旋转角度，减小旋转角度I度或推进距离0.1mm,重复步骤4 ；8、悬滴40稳定I分钟不脱落，可以进行测试实验。以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。
权利要求
1.一种多级微量注入装置，其特征在于，所述多级微量注入装置至少包括从外向内依次套接的外悬滴管(I)、一级螺纹空腔活塞管(2)、实体螺纹活塞(4)； 外悬滴管(I)为一端封闭的筒形，外悬滴管(I)的内部为第一空腔(11)，外悬滴管(I)的封闭端设有第一级注入口(12)； 一级螺纹空腔活塞管(2)为一端封闭的筒形，一级螺纹空腔活塞管(2)的封闭端设置在外悬滴管(I)内，一级螺纹空腔活塞管(2)的开口端设置在外悬滴管(I)外，一级螺纹空腔活塞管(2)的内部为第二空腔(21)，一级螺纹空腔活塞管(2)的封闭端设有第二级注入口(22)，一级螺纹空腔活塞管(2)的外周壁与外悬滴管(I)的内周壁通过螺纹密封连接； 实体螺纹活塞(4)为圆柱形，实体螺纹活塞(4)的一端设置在一级螺纹空腔活塞管(2)内，实体螺纹活塞(4)的另一端设置在一级螺纹空腔活塞管(2)外，实体螺纹活塞(4)的外周壁与一级螺纹空腔活塞管(2)的内周壁通过螺纹密封连接； 第一空腔(11)和外悬滴管(I)的外部通过第一级注入口(12)连通，第一空腔(11)和第二空腔(21)通过第二级注入口(22)连通。
2.根据权利要求1所述的多级微量注入装置，其特征在于:外悬滴管(I)与一级螺纹空腔活塞管(2)之间还套设有二级螺纹空腔活塞管(3)； 二级螺纹空腔活塞管(3)为一端封闭的筒形，二级螺纹空腔活塞管(3)的封闭端设置在外悬滴管(I)内，二级螺纹空腔活塞管(3)的开口端设置在外悬滴管(I)外，二级螺纹空腔活塞管(3)的内部为第三空腔(31)，二级螺纹空腔活塞管(3)的封闭端设有第三级注入口(32)，二级螺纹空腔活塞管(3)的外周壁与外悬滴管(I)的内周壁通过螺纹密封连接； 一级螺纹空腔活塞管(2)的封闭端设置在二级螺纹空腔活塞管(3)内，一级螺纹空腔活塞管(2)的开口端设置在二级螺纹空腔活塞管(3)外，一级螺纹空腔活塞管(2)的外周壁与二级螺纹空腔活塞管(3)的内周壁通过螺纹密封连接； 第一空腔(11)和第二空腔(21)依次通过第三级注入口(32)和第二级注入口(22)连通。
3.根据权利要求1所述的多级微量注入装置，其特征在于:一级螺纹空腔活塞管(2)内周壁螺纹的螺距小于一级螺纹空腔活塞管(2)外周壁螺纹的螺距。
4.根据权利要求2所述的多级微量注入装置，其特征在于:二级螺纹空腔活塞管(3)内周壁螺纹的螺距小于二级螺纹空腔活塞管(3)外周壁螺纹的螺距。
5.根据权利要求1所述的多级微量注入装置，其特征在于:外悬滴管(I)的开口端设置有第一凸缘(13)，一级螺纹空腔活塞管(2)的开口端设置有第二凸缘(23)，实体螺纹活塞(4)的另一端设置有第四凸缘(43)。
6.根据权利要求2所述的多级微量注入装置，其特征在于:外悬滴管(I)的开口端设置有第一凸缘(13)，一级螺纹空腔活塞管(2)的开口端设置有第二凸缘(23)，实体螺纹活塞(4)的另一端设置有第四凸缘(43)，二级螺纹空腔活塞管(3)的开口端设有第三凸缘(33)。
7.根据权利要求6所述的多级微量注入装置，其特征在于:第一凸缘(13)朝向第三凸缘(33)的一侧沿着周向设置有用于测量二级螺纹空腔活塞管(3)转动角度的刻度盘(5)，第三凸缘(33)朝向第二凸缘(23)的一侧沿着周向设置有用于测量一级螺纹空腔活塞管(2)转动角度的刻度盘(5)，第二凸缘(23)朝向实体螺纹活塞(4)另一端的一侧沿着周向设置有用于测量实体螺纹活塞(4)转动角度的刻度盘(5)。
8.根据权利要求6所述的多级微量注入装置，其特征在于:二级螺纹空腔活塞管(3)的外周壁沿轴向设置有用于测量二级螺纹空腔活塞管(3)移动距离的刻度标尺，一级螺纹空腔活塞管(2)的外周壁沿轴向设置有用于测量一级螺纹空腔活塞管(2)移动距离的刻度标尺，实体螺纹活塞(4)的外周壁沿轴向设置有用于测量实体螺纹活塞(4)移动距离的刻度标尺。
9.根据权利要求6所述的多级微量注入装置，其特征在于:外悬滴管(I)的侧壁设置有用于固定二级螺纹空腔活塞管(3)的固定卡件￠)，二级螺纹空腔活塞管(3)的侧壁设置有用于固定一级螺纹空腔活塞管(2)的固定卡件￠)，一级螺纹空腔活塞管(2)的侧壁设置有用于固定实体螺纹活塞 (4)的固定卡件(6)，固定卡件(5)为定位销或定位螺钉。
全文摘要
本发明公开了一种多级微量注入装置，至少包括从外向内依次套接的外悬滴管(1)、一级螺纹空腔活塞管(2)、实体螺纹活塞(4)，一级螺纹空腔活塞管(2)的外周壁与外悬滴管(1)的内周壁通过螺纹密封连接，实体螺纹活塞(4)的外周壁与一级螺纹空腔活塞管(2)的内周壁通过螺纹密封连接。该多级微量注入装置采用螺纹旋转推动液体的注入方式，从而可以精确的向悬滴内注入液体，获得理想大小的悬滴，而且操作简单方便，效率高。
文档编号G01N13/02GK103207134SQ20131009515
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者张可, 马德胜, 秦积舜, 李实 , 陈兴隆, 廉黎明 申请人:中国石油天然气股份有限公司
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