專利名稱：室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置。涉及其它類不包括的測試 和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國的原油多為"高含蠟、高凝點(diǎn)、高粘度"原油，在原油管道的設(shè)計、投 產(chǎn)、運(yùn)行和優(yōu)化輸送過程中，都需要進(jìn)行原油表觀粘度、凝點(diǎn)、粘溫曲線、屈服 值、觸變性等原油流變性測試，為各類方案的制定提供工藝計算參數(shù)。然而準(zhǔn)確
進(jìn)行原油的流變性測試就要考察以下影響因素(1)同一原油管道輸送多個產(chǎn)區(qū) 原油的混兌比例；(2)加熱輸送管道的熱處理溫度；(3)不同輸量條件下的管輸 剪切條件；(4)添加降凝劑輸送工藝的加劑量。研究上述因素對原油流變性的影 響的方法之一就是室內(nèi)進(jìn)行原油模擬處理，在模擬過程完畢后取樣進(jìn)行原油流變 性測試。因此室內(nèi)原油流變性測試實(shí)驗中的取樣環(huán)節(jié)，是決定測試油樣流變性參 數(shù)是否精確的關(guān)鍵。
目前在室內(nèi)原油流變性模擬測試中采用人工手動取樣的方式，即當(dāng)室內(nèi)原油 模擬罐中的原油在模擬過程中需要取樣測試傾點(diǎn)或(和)粘度時，手動打開模擬 罐取樣閩使油樣從模擬罐中流入處于保溫環(huán)境中的取樣器皿(例如燒杯)內(nèi)，而 后手持取樣器皿向測試儀器樣品杯中傾倒規(guī)定數(shù)量的測試油樣，然后進(jìn)行測試。 這個過程中存在以下問題 一是取樣和傾倒過程中無法定量控制對油樣的剪切強(qiáng) 度，即無法保證整個過程中對油樣的剪切與模擬罐內(nèi)一致，因而會影響測試結(jié)果 的真實(shí)性和重復(fù)性；二是取樣過程緩慢，中間銜接環(huán)節(jié)多，油樣溫度易受外界環(huán) 境影響。在取樣和傾倒測試油樣過程中，油樣脫離了原有的模擬溫度環(huán)境，室溫 條件成為了主導(dǎo)因素，這對于對溫度和所經(jīng)受的熱歷史極其敏感的原油及其流變 性測試來說非常不利。三是個體差異影響較大，不同人取樣測試導(dǎo)致不同的測量 誤差，致使實(shí)驗結(jié)果出現(xiàn)異常時，無法判斷何種因素造成這類影響。總之，室內(nèi) 原油流變性測試實(shí)驗中的取樣環(huán)節(jié)，是決定油樣流變性測試參數(shù)是否準(zhǔn)確的關(guān)鍵 環(huán)節(jié)之一，而上述手動取樣測試環(huán)節(jié)中由于取樣方式自身原因產(chǎn)生的諸多不確定 因素都有可能因引起測試結(jié)果出現(xiàn)誤差而使漫長而復(fù)雜的實(shí)驗油樣模擬過程前功 盡棄，從而導(dǎo)致整個實(shí)驗失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種用于室內(nèi)原油流變性測試實(shí)驗的實(shí)用、迅速、準(zhǔn)確 的室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置。
本發(fā)明專用于現(xiàn)有室內(nèi)原油流變測試實(shí)驗的循環(huán)水套原油模擬罐l,在循環(huán)
水套原油模擬罐1的底部開孔并焊接孔套18,同時模擬罐密封蓋2開孔，以使本
發(fā)明可以與循環(huán)水套原油模擬罐l進(jìn)行裝配。如圖l所示，本發(fā)明主要由取樣簡
4、聯(lián)接法蘭5、步進(jìn)電動機(jī)6、固定螺栓7、步進(jìn)電動螺桿8、絲杠內(nèi)簡9、聯(lián)接 桿10、活塞ll、油樣進(jìn)油嘴12、油樣出油嘴13、油嘴開關(guān)裝置14和開關(guān)體15 組成。取樣簡4底部與開關(guān)體15以螺紋進(jìn)行聯(lián)接，開關(guān)體15置入孔套18中再通 過油樣出油嘴13在循環(huán)水套原油模擬罐1外通過螺紋聯(lián)接并固定;取樣簡4的上 部穿過模擬罐密封蓋2的開孔后通過帶有排氣口的聯(lián)接法蘭5與模擬罐密封蓋2 固定；步進(jìn)電動機(jī)6的步進(jìn)電動螺桿8通過固定螺栓7與絲杠內(nèi)簡9相連，絲杠 內(nèi)簡9通過聯(lián)接桿10與活塞11聯(lián)接，這樣，步進(jìn)電動螺桿8、固定螺栓7、絲杠 內(nèi)簡9、聯(lián)接桿10就構(gòu)成了本裝置的傳動機(jī)構(gòu)；該傳動機(jī)構(gòu)置入取樣簡4，控制 該傳動機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電動機(jī)6與聯(lián)接法蘭5聯(lián)接并固定；取樣簡4的底部設(shè)有自力 式彈簧和鋼珠組成的油嘴開關(guān)裝置14，該油嘴開關(guān)裝置14在模擬罐內(nèi)罐3 —側(cè) 有油樣進(jìn)油嘴12,在循環(huán)水套原油模擬罐1的外部有油樣出油嘴13,控制油樣的 進(jìn)、出。
其中
取樣簡4的形狀如圖7所示，它是一圓管，其一端在端口的內(nèi)徑略大，另 一端 有內(nèi)螺紋；
聯(lián)接法蘭5的形狀如圖5、圖6所示，其形狀是在一短管兩端有法蘭盤， 一端 為固定步進(jìn)電動機(jī)6的方形法蘭，另 一端為與模擬罐密封蓋2連接的圓形法蘭，在 聯(lián)接法蘭5的中部有排氣孔；
步進(jìn)電動螺桿8的形狀如圖1所示，它就是一螺桿；
絲杠內(nèi)簡9的形狀如圖8、圖9所示，它是在一圓管的下端封口并固連一實(shí) 心桿，在桿上有與聯(lián)接桿10連接的橫孔，在絲杠內(nèi)簡9的上開口端有與步進(jìn)電動螺 桿8配合的內(nèi)螺紋；
聯(lián)接桿10的形狀如圖IO所示，它是兩端有叉的短桿，且在叉上有連接孔；
活塞11的形狀如圖11所示，它是在活塞的一側(cè)有活塞桿且桿頭為插入聯(lián)接桿10叉的扁頭，且在扁頭上有連接孔；
油樣出油嘴13的形狀如圖2、圖3所示，它的截面成"碗"形，上端外周成六
邊形，"碗"內(nèi)上部有內(nèi)螺紋，下部有小孔。
油嘴開關(guān)裝置14的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，它是在圓柱形開關(guān)體15的中心 豎向開一個變徑孔，同時開關(guān)體15的上部橫向開一個變徑孔，兩孔中心軸線垂 直相交。在橫向變徑孔內(nèi)安裝進(jìn)油彈簧16和進(jìn)油鋼珠17后在進(jìn)油彈簧16后端裝 封堵塊21;在豎向變徑孔下部安裝出油鋼珠19和出油彈簧20后，由開關(guān)體15 底部的外螺紋與在模擬罐1外的油樣出油嘴13通過螺紋聯(lián)接并固定;油嘴開關(guān)裝 置14由孔套18與循環(huán)水套原油模擬罐1固連(見圖1)。
工作原理
本發(fā)明工作時，首先通過步進(jìn)電動機(jī)6控制步進(jìn)電動螺桿8的行程將活塞11 置于取樣簡4的最底部，以使活塞11提升時在取樣簡4下部空間處于真空狀態(tài)， 此時，油樣進(jìn)油嘴12和油樣出油嘴13的油嘴開關(guān)裝置14受到彈簧力的作用，封 閉油樣進(jìn)油嘴12和油樣出油嘴13。當(dāng)從模擬罐1中向取樣簡4內(nèi)吸入油樣時， 控制步進(jìn)電動機(jī)6以一定速提起活塞11到設(shè)定位置，此過程中，油嘴開關(guān)裝置 14的進(jìn)油鋼珠17及進(jìn)油彈簧16受到大氣壓的作用壓縮并移動，油樣通過油樣進(jìn) 油嘴12進(jìn)入取樣簡4,而油嘴開關(guān)裝置14的出油鋼珠19及出油彈簧20伸漲，油 樣出油嘴13處于關(guān)閉狀態(tài)。吸進(jìn)油樣完畢時，油嘴開關(guān)裝置14的進(jìn)油鋼珠17 及進(jìn)油彈簧16受到彈簧力的作用，油樣進(jìn)油嘴12關(guān)閉。當(dāng)要排出油樣時，控制 步進(jìn)電動機(jī)6以一定速下降活塞ll，此過程中，油嘴開關(guān)裝置14里的出油鋼珠 19及出油彈簧20受到活塞壓力的作用使彈簧壓縮并移動，油樣通過油樣出油嘴 13排出取樣簡4，而油樣進(jìn)油嘴12仍處于關(guān)閉狀態(tài)。排出油樣完畢時，油嘴開關(guān) 裝置14的出油鋼珠19及出油彈簧20受到彈簧力的作用，油樣出油嘴13關(guān)閉。
可見，本發(fā)明結(jié)構(gòu)較為簡單，用于室內(nèi)原油流變性測試實(shí)驗時，實(shí)驗人員通過 向步進(jìn)電動機(jī)6發(fā)送取樣時間、取樣量等指令，控制自動取樣裝置完成取樣過程， 克服了人工手動取樣方式帶來的計量誤差過大，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)不精確的弊端；取 樣過程與測試之間銜接緊密，可以保證整個取樣過程中溫度無波動、對油樣的剪切 與罐內(nèi)剪切一致，從而實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)原油流變性模擬和測試過程的無縫連接；也避 免了人為因素的影響，一致性好，進(jìn)一步提高了相關(guān)實(shí)驗和研究的精度和重復(fù)性。


圖1室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置構(gòu)成示意2油嘴開關(guān)裝置結(jié)構(gòu)及進(jìn)油狀態(tài)圖 圖3油嘴開關(guān)裝置結(jié)構(gòu)及出油狀態(tài)圖 圖4循環(huán)水套原油模擬罐結(jié)構(gòu)示意圖
圖5聯(lián)接法蘭正剖視圖 圖6聯(lián)接法蘭俯視圖 圖7取樣簡正剖視圖 圖8絲杠內(nèi)簡正剖視圖 圖9絲杠內(nèi)簡俯視圖
圖io聯(lián)接桿正剖視圖
圖11活塞正剖視圖 其中l(wèi)一循環(huán)水套原油模擬罐
3—模擬罐內(nèi)罐
5—聯(lián)接法蘭
7—固定螺栓
9一絲杠內(nèi)簡
11 —活塞
13—油樣出油嘴
15—開關(guān)體
17—進(jìn)油鋼珠
19一出油鋼珠
21—封堵塊
2—模擬罐密封蓋 4一取樣簡 6—步進(jìn)電動機(jī) 8—步進(jìn)電動螺桿 IO—聯(lián)接桿 12—油樣進(jìn)油嘴 14一油嘴開關(guān)裝置 16—進(jìn)油彈簧 18—孔套 20—出油彈簧
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例。以本例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
并對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 本例是一實(shí)驗樣機(jī)，其構(gòu)成如圖l所示。本裝置是在循環(huán)水套原油模擬罐l的底 部開孔并焊接孔套18,同時模擬罐密封蓋2開孔，以使本裝置與循環(huán)水套原油模 擬罐l進(jìn)行裝配。本裝置主要由取樣簡4、聯(lián)接法蘭5、步進(jìn)電動機(jī)6、固定螺栓 7、步進(jìn)電動螺桿8、絲杠內(nèi)簡9、聯(lián)接桿IO、活塞ll、油樣進(jìn)油嘴12、油樣出 油嘴13、油嘴開關(guān)裝置14和開關(guān)體15組成。取樣簡4底部與開關(guān)體15以螺紋 進(jìn)行聯(lián)接，開關(guān)體15置入孔套18中再通過油樣出油嘴13在循環(huán)水套原油模擬罐 1外通過螺紋聯(lián)接并固定；取樣簡4的上部穿過模擬罐密封蓋2的開孔后通過帶有排氣口的聯(lián)接法蘭5與模擬罐密封蓋2固定；步進(jìn)電動機(jī)6的步進(jìn)電動螺桿8 通過固定螺栓7與絲杠內(nèi)簡9相連，絲杠內(nèi)簡9通過聯(lián)接桿10與活塞11聯(lián)接； 這樣，步進(jìn)電動螺桿8、固定螺栓7、絲杠內(nèi)簡9、聯(lián)接桿10就構(gòu)成了本裝置的 傳動機(jī)構(gòu)；該傳動機(jī)構(gòu)置入取樣簡4，控制該傳動機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電動機(jī)6與聯(lián)接法 蘭5聯(lián)接并固定;取樣簡4的底部設(shè)有自力式彈簧和鋼珠組成的油嘴開關(guān)裝置14， 該油嘴開關(guān)裝置14在模擬罐內(nèi)罐3 —側(cè)有油樣進(jìn)油嘴12，在循環(huán)水套原油模擬 罐1的外部有油樣出油嘴13，控制油樣的進(jìn)、出。
其中油嘴開關(guān)裝置14的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，通過孔套18固定于循環(huán)水 套原油模擬罐1的底部(見圖1)。油嘴開關(guān)裝置14是在圓柱形開關(guān)體15的中心 豎向開一個變徑孔，同時開關(guān)體15的上部橫向開一個變徑孔，兩孔中心軸線垂 直相交。在橫向變徑孔內(nèi)安裝進(jìn)油彈簧16和進(jìn)油鋼珠17后在進(jìn)油彈簧16后端裝 封堵塊21;在豎向變徑孔下部安裝出油鋼珠19和出油彈簧20后，由開關(guān)體15 底部的外螺紋與在模擬罐1外的油樣出油嘴13通過螺紋聯(lián)接并固定。
其主要尺寸本例配套的循環(huán)水套原油模擬罐1是實(shí)驗室常用的用于原油流 變性測試實(shí)驗的油樣模擬處理裝置，其外形尺寸為高190mm，內(nèi)罐直徑為①108顯， 外罐直徑為①l"誦，密封蓋2開孔直徑為①"ram，模擬罐l底部開孔直徑為①18mm; 步進(jìn)電動機(jī)6選二相步進(jìn)電動機(jī)FL57STH76-04A;取樣簡4為cD25隱、長167 , 的鋼管，管內(nèi)徑20mm，上口有長4. 5咖、直徑①23ram的口 ；聯(lián)接法蘭5是一①24鵬 管段兩端有法蘭，高度73 mm，法蘭下部的管外徑23咖，與取樣簡4配合；絲杠內(nèi) 簡9截面成音叉狀，即上為①16咖開口管，下封口后固連①4. 6mm短桿，全長102. 5 mm，短桿長9 mm，其上有一①3隱連接孔，絲杠內(nèi)簡9上口壁厚加厚，成①19mm、 高4 mm的凸環(huán)臺，其上有與取樣簡4連接的孔；聯(lián)接桿10是兩端開叉的①12mm、 長50. 4mm鋼柱，叉口寬5mm、長9mm，兩叉部有橫穿的①3腿連接孔；活塞11是① 20mm、長20mm的塞再連31mm長的桿，桿頭為寬4. 6mm、長9mm的扁頭，桿頭有① 3mm的連接孔；油嘴開關(guān)裝置14的開關(guān)體15為長38mm、上端①25mm、下端①16腿， 中心孔為①7mm，在出油鋼珠19的上口孔徑為①5mm且與出油鋼珠19成球面接觸， 在距開關(guān)體15上端7 mra、下端21 mm的上下IO腿部位安裝進(jìn)油彈簧16和進(jìn)油 鋼珠17，它是一①7mm的與中心孔垂直交叉的橫孔，但在另 一端為05,的油樣進(jìn) 油嘴12。
本實(shí)驗樣機(jī)經(jīng)多次用于室內(nèi)原油流變性測試實(shí)驗，克服了人工手動取樣方 式帶來的計量誤差過大，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)不精確的弊端；取樣過程與測試之間銜接緊密，可以保證整個取樣過程中溫度無波動、對油樣的剪切與罐內(nèi)剪切一致，從而 實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)原油流變性模擬和測試過程的無縫連接；也避免了人為因素的影響， 一致性好，進(jìn)一步提高了相關(guān)實(shí)驗和研究的精度和重復(fù)性。是一種實(shí)用、取樣迅 速、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置。
權(quán)利要求
1. 一種室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置，包括循環(huán)水套原油模擬罐(1)，在循環(huán)水套原油模擬罐(1)的底部開孔并焊接孔套(18)，模擬罐密封蓋(2)開孔，其特征是它由取樣筒(4)、聯(lián)接法蘭(5)、步進(jìn)電動機(jī)(6)、固定螺栓(7)、步進(jìn)電動螺桿(8)、絲杠內(nèi)筒(9)、聯(lián)接桿(10)、活塞(11)、油樣進(jìn)油嘴(12)、油樣出油嘴(13)、油嘴開關(guān)裝置(14)和開關(guān)體(15)組成，取樣筒(4)底部與開關(guān)體(15)以螺紋進(jìn)行聯(lián)接，開關(guān)體(15)置入孔套(18)中再通過油樣出油嘴(13)在模擬罐(1)外通過螺紋聯(lián)接并固定；取樣筒(4)的上部穿過模擬罐密封蓋(2)的開孔后通過帶有排氣口的聯(lián)接法蘭(5)與模擬罐密封蓋(2)固定；步進(jìn)電動機(jī)(6)的步進(jìn)電動螺桿(8)通過固定螺栓(7)與絲杠內(nèi)筒(9)相連，絲杠內(nèi)筒(9)通過聯(lián)接桿(10)與活塞(11)聯(lián)接，步進(jìn)電動螺桿(8)、固定螺栓(7)、絲杠內(nèi)筒(9)、聯(lián)接桿(10)構(gòu)成了本裝置的傳動機(jī)構(gòu)；該傳動機(jī)構(gòu)置入取樣筒(4)，控制該傳動機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電動機(jī)(6)與聯(lián)接法蘭(5)聯(lián)接并固定；取樣筒(4)的底部設(shè)有自力式彈簧和鋼珠組成的油嘴開關(guān)裝置(14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置，其特征是所述 油嘴開關(guān)裝置(14)是在圓柱形開關(guān)體(15)的中心豎向開一個變徑孔，同時開關(guān)體 (15)的上部橫向開一個變徑孔，兩孔中心軸線垂直相交；在橫向變徑孔內(nèi)安裝進(jìn) 油彈簧(16)和進(jìn)油鋼珠(17)后在進(jìn)油彈簧(16)后端裝封堵塊(21);在豎向變徑 孔下部安裝出油鋼珠(19)和出油彈簧(20)后，由開關(guān)體(15)底部的外螺紋與 在模擬罐(1)外的油樣出油嘴(13)通過螺紋聯(lián)接并固定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置，其特征是所 述取樣簡(4)的形狀是一圓管，其一端在端口的內(nèi)徑略大，另 一端有內(nèi)螺紋。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置，其特征是所述 聯(lián)接法蘭(5)的形狀是在一短管兩端有法蘭盤，一端為固定步進(jìn)電動機(jī)(6)的方形 法蘭,另一端為與模擬罐密封蓋(2)連接的圓形法蘭,在聯(lián)接法蘭(5)的中部有排氣 孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置，其特征是所述 絲杠內(nèi)簡(9)的形狀是在一圓管的下端封口并固連一實(shí)心桿，在桿上有與聯(lián)接桿 (IO)連接的橫孔，在絲杠內(nèi)簡(9)的上開口端有與步進(jìn)電動螺桿(S)配合的內(nèi)螺紋。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置，其特征是所述 聯(lián)接桿(10)的形狀是兩端有叉的短桿，且在叉上有連接孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置，其特征是所述活塞(11)的形狀是在活塞的一側(cè)有活塞桿且桿頭為插入聯(lián)接桿(10)叉的扁頭，并在扁頭上有連接孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置，其特征是所述 油樣出油嘴(13)的截面成"碗"形，上端外周成六邊形，"碗"內(nèi)上部有內(nèi)螺紋, 下部有小孔。
全文摘要
本發(fā)明是一種室內(nèi)原油流變性測試自動取樣裝置。它是取樣筒(4)底部與開關(guān)體(15)以螺紋進(jìn)行聯(lián)接，開關(guān)體(15)置入孔套(18)中再通過油樣出油嘴(13)在模擬罐(1)外通過螺紋聯(lián)接并固定；取樣筒(4)的上部穿過模擬罐密封蓋(2)的開孔后通過帶有排氣口的聯(lián)接法蘭(5)與模擬罐密封蓋(2)固定；步進(jìn)電動機(jī)(6)的步進(jìn)電動螺桿(8)通過固定螺栓(7)與絲杠內(nèi)筒(9)相連，絲杠內(nèi)筒(9)通過聯(lián)接桿(10)與活塞(11)聯(lián)接，步進(jìn)電動螺桿(8)、固定螺栓(7)、絲杠內(nèi)筒(9)、聯(lián)接桿(10)構(gòu)成了本裝置的傳動機(jī)構(gòu)；該傳動機(jī)構(gòu)置入取樣筒(4)，控制該傳動機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電動機(jī)(6)與聯(lián)接法蘭(5)聯(lián)接并固定；取樣筒(4)的底部設(shè)有自力式彈簧和鋼珠組成的油嘴開關(guān)裝置(14)。
文檔編號G01N1/14GK101419137SQ20071017632
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者張立新, 李建廷, 梁靜華, 祁惠爽, 青 苗, 竹 趙 申請人:中國石油天然氣股份有限公司