專利名稱：中間具有隔膜的盛裝樣品的容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個用來運(yùn)輸和長時間儲存石油/石油氣樣品的容器。
在生產(chǎn)石油和石油氣的過程中，為了采集樣品將自動采樣機(jī)送入油井。這些樣品被輸送到運(yùn)輸用的容器里，再把這些容器送到分析實(shí)驗(yàn)室中。從油/氣分離器中來的樣品也被送至該輸送容器里以便運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室中。某些樣品將被保存許多年，因而，對容器的滲漏密封性的要求是很高的。
為了得到標(biāo)本樣品，將該容器清洗、消毒，排出空氣是很重要的。為此目的，目前通常使用的容器是以采用水銀排出容器里的空氣為基礎(chǔ)的，當(dāng)油/氣被灌入容器時，就將上述水銀排走送到用于收集的預(yù)備容器中。現(xiàn)在使用水銀時實(shí)行了嚴(yán)格的安全措施。把油/氣送到運(yùn)輸容器的場地要進(jìn)行隔離，操作人員必須穿戴特殊的預(yù)防事故的服裝和氣體防毒面具，而且在輸送過程之前和之后要對操作人員進(jìn)行藥物測試(尿樣)。水銀是有毒的，因而這樣作帶來環(huán)境方面的問題，因此研制一種不用水銀的，并且不造成分析的油/氣樣品質(zhì)量下降的容器，具有很重要的意義。
在挪威862367號專利申請中早已描述了這樣的容器。它是一個在其每一側(cè)都具有進(jìn)出口的中空殼體，該容器分兩半部分制成，在其中有一金屬隔膜將中空殼體分隔成兩個室，該容器可具有一個襯層，將上述隔膜牢固地焊接在襯層的兩半部之間，將出口和入口安排在與金屬膜垂直的位置上。一開始該膜凸向容器兩半部分之一，當(dāng)油進(jìn)入時，換向凸向容器的另一邊。
這種容器能夠用在大約0.5至700巴壓力非常寬的范圍內(nèi)。在大約1000巴的壓力下測試容器，如挪威862367號專利申請所述，在壓力試驗(yàn)時容器出現(xiàn)了滲漏的問題。還有，發(fā)現(xiàn)隔膜的材料選擇非常重要。當(dāng)使用鋼制的隔膜時，該膜的厚度不得不被減少，否則膜的受控制換向就不能實(shí)現(xiàn)。甚至該膜的厚底低于5毫米，隔膜兩側(cè)的壓差如此之大，以至該容器只能用在從井底采樣上。
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)這種盛樣品的容器，使它能夠用于盛裝從測試的井或分離器中取得的各種類型的石油/石油氣樣品，重要的是采用該容器不用水銀，樣品的分析精度也不降低。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種在壓力變化時保證密封的容器。另外，重要的一點(diǎn)是，相對于環(huán)境該膜是惰性的，防滲出的，而且膜兩側(cè)的壓力差是低的。
通過對該裝置的詳述可以了解本發(fā)明的其它目的，后面的權(quán)利要求對本發(fā)明作了進(jìn)一步的說明，這些權(quán)利要求體現(xiàn)了本發(fā)明的技術(shù)特征。
上述樣品容器主要由一個球形殼體構(gòu)成，它包括容器的兩半部分，一個固定在容器兩半部分邊緣上的金屬隔膜，該隔膜和容器的兩個半部分形狀是互補(bǔ)的，它是一個具有一個平面部分的半球形，該平面與容器的進(jìn)出口通道垂直。該隔膜的邊緣在容器兩半部分中間形成密封層。該隔膜可以有一個垂直于進(jìn)出口通道的加強(qiáng)板。上述容器可以用在很寬的壓力范圍內(nèi)，壓力約為0.5至700巴，因而，該隔膜的換向壓力一定不能超過0.5巴。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鉛是一種適用于做隔膜/密封用的材料。但也可以采用其它純凈柔軟的材料。為了確保容器在很高的壓力變化下不泄漏，該容器存放油/氣的一側(cè)具有一個彈性密封凸起。該容器只用金屬的密封。把進(jìn)出口通道做成具有環(huán)形的間隔，它同加強(qiáng)板一起減尖上述隔膜材料的蠕變。
下面，參照附

圖1至3將進(jìn)一步詳述本發(fā)明的其它特征，其中附圖1表示容器和閥的局部剖視圖。
附圖2表示了隔膜的形狀。
附圖3a表示容器在存放油/氣一側(cè)的半球形部分。
附圖3b表示在油/氣一側(cè)的迷宮密封。
附圖3c表示二個在進(jìn)出口通路里的內(nèi)栓塞。
附圖1表示了容器1的局部剖視圖，圖上有兩個半球形部分2、3和在它們中間的金屬膜4。上述兩部分由一個外套筒5螺旋聯(lián)接起來。容器兩半部分和隔膜都具有平面部分6、7、8，以便保證隔膜在控制下均勻地?fù)Q向。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用水/乙二醇的混合液作為容器里的反向介質(zhì)便于使用。因而在該容器的一側(cè)具有水/乙二醇的進(jìn)出通道9，在另一側(cè)的同樣結(jié)構(gòu)，用于油/氣的進(jìn)出。這些通道與隔膜相垂直，在每一側(cè)有高壓閥11。還有，為了測試氣密性，容器具有一個可控制的開孔12。
附圖中所示的容器具有0.7升的容積，設(shè)計壓力為750巴，該容器工作壓力范圍大約0.5至700巴，該容器在壓力1125巴下進(jìn)行壓力試驗(yàn)。
用這樣的一個容器存儲油/氣樣品，要求隔膜是完全防滲透的，因而選擇金屬作為隔膜的材料。為了適應(yīng)很寬范圍的樣品，對容器的另一個要求是隔膜兩側(cè)壓力差必須低，即該隔膜材料必須是容易換向的。無論是材料的選擇還是該隔膜的結(jié)構(gòu)都對這一點(diǎn)有影響。
附圖2表示該隔膜4的結(jié)構(gòu)，它具有一個邊緣13和一個平面部分8，相對于兩內(nèi)半球形部分的形狀，該隔膜具有與其互補(bǔ)的形狀。
上述平面部分將引起隔膜變向的開始，而且造成均勻的變向。上述隔膜具有均勻的厚度，可以有一個加強(qiáng)元件，該元件由在有水/乙二醇一側(cè)的金屬板14構(gòu)成。
因?yàn)槭褂脮r的壓力如此之高，以致需要采用金屬密封。該隔膜既有分隔容器兩半部分的作用，又有確保容器密封性的功能。
意外發(fā)現(xiàn)鉛所具有的特性使其非常適于作金屬膜的材料。采用一個厚度約為0.7毫米的鉛膜，可以獲得低到0.1至0.2巴的換向壓力，這使容器適用于寬范圍的樣品。其它純凈的柔軟的材料在加工后經(jīng)過快速?；療崽幚硪部梢允褂?，例如金、銀和鋁(韌性金屬)。
上述隔膜將確保容器的兩半部分之間的密封性，附圖3a顯示出容器在油/氣一側(cè)部分3的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，將這部分做成具有一個半球形的內(nèi)表面，該內(nèi)表面帶有一垂直于進(jìn)出口通道10的平面部分7，用鋼制成的容器半部，帶有螺紋15，以便用來同外套筒5(圖1)緊固聯(lián)接。
為了保證容器的兩半部分之間所需的密封，在有油/氣一側(cè)設(shè)有彈性凸緣16和一個迷宮式的密封結(jié)構(gòu)17，這些在附圖3b中表示的更詳細(xì)。該凸緣的偏移受到一個圓環(huán)形桿件18的限制，(附圖1)，該桿件被安裝在凸緣底下的一個圓環(huán)形溝槽19里。
在桿件和環(huán)形溝槽之間有若干個十分之一毫米的空隙量，環(huán)形桿件18限制凸緣受壓，因此防止凸緣的材料達(dá)到屈服點(diǎn)而失去彈性。
一開始，把鉛膜制成所要求形狀，然后裝進(jìn)油/氣側(cè)的那個容器半部2。
由于鉛的蠕變性，該膜的直徑比容器半球形部分的直徑稍微小一點(diǎn)，在組裝和壓力試驗(yàn)之后，該膜將緊壓在容器的內(nèi)表面上。該膜的邊緣13受到大約40噸的、朝向上述迷宮密封的壓力，所以隔膜的邊緣擠入迷宮17的凹槽里。
當(dāng)中間夾帶鉛膜的兩容器半部被螺紋聯(lián)接在一起時，在凸緣16和迷宮密封17之間出現(xiàn)一個數(shù)量級為90至100噸的軸向壓力。因此，該凸緣所受的壓力取決于所述的桿件和槽之間的空隙量(0.15至0.2毫米)。
將凸緣16制成外部比內(nèi)部高0.1至0.15毫米，在容器的兩半部分被螺紋聯(lián)接起來時，其中一個半部分開始壓迫凸緣的頂部，把鉛向下擠壓進(jìn)入凹楔型槽20，結(jié)果它也被金屬填實(shí)了。
在壓力約為700巴時，容器會膨脹大約0.06毫米，凸緣的兩種作用將平衡隨壓力增加出現(xiàn)的容器膨脹，同時補(bǔ)償在密封表面上材料的蠕變。
若壓力大于1125巴時有一個壓力的增量出現(xiàn)，不會使油/氣泄漏，但是水/乙二醇將會泄漏。這是因?yàn)橥岩叶己退萌肴萜鞯牧硪粋€側(cè)相比，該側(cè)在容器兩半部分之間的迷宮密封同凹楔形槽一起形成了一個較好的密封。
為了避免高壓下隔膜戳穿的問題，將容器的進(jìn)出口通道6、7上形成一個圓環(huán)形空隙21(附圖1)，與容器的內(nèi)部相連接。通過將如附圖3c所示的栓塞22裝入容器的通道6、7，來構(gòu)成這個空隙。流體通過開孔23被導(dǎo)入栓塞，隨后從開孔24流出，進(jìn)入圓環(huán)形空隙(0.1至0.15毫米)，該空隙是由栓塞的外表面和容器通道6、7的內(nèi)表面限定的。通過這個方法，壓力被分散了。圓環(huán)形空隙的進(jìn)出口通路將和隔膜的加強(qiáng)板一起防止隔膜材料的蠕變。為了減少容器的“死體積”，金屬過濾件(metallicdisplacementbodies)25也被安裝在進(jìn)出口通道內(nèi)。
在裝好閥11后，安裝容器半部分2(不帶迷宮密封的部分)，它被旋入外套筒5。閥垂直放置，將乙二醇/水注入中空殼體。將閥安裝后，另一帶有迷宮密封17的部分3被置于液壓下。隔膜壓在迷宮密封上，使該膜被擠入迷宮的凹槽中。然后，這部分朝著另一部分，被旋入外套筒，直至獲得90至100噸的迷宮密封軸向壓力。由于隔膜4的蠕變，至少在24小時之后再旋入一次。隨后翻轉(zhuǎn)容器，這樣容器上有乙二醇/水的一側(cè)便轉(zhuǎn)到了上邊。
將氦(1巴壓力)注入容器的油/氣的一側(cè)，該隔膜換向，并且當(dāng)乙二醇/水從閥漏出時停止氦的輸入。把閥關(guān)閉。在24小時之后，測試從容器內(nèi)可能發(fā)生的氣休泄漏量。測試之后，將一個高壓泵聯(lián)到容器上，泵入乙二醇/水，直至壓力達(dá)到1125巴。這時隔膜又換向回來，將氦排出去。容器保持這個壓力0.5小時，為了記錄泄漏量，檢查壓力計。然后壓力降到5巴，在這個壓力下將容器送到使用者手里。
該容器可接收在0.5至700巴壓力范圍內(nèi)的油/氣樣品。使用時，將該容器安置在取樣區(qū)域，打開向著油/氣一側(cè)的閥門，從水/乙二醇一側(cè)來的壓力將與從油/氣側(cè)來的壓力相抵，因?yàn)樗?乙二醇被擠出而油/氣流入，直到向著水一側(cè)的閥門被打開時，隔膜才開始換向。使用一次后換掉薄膜，并對容器進(jìn)行如上所述的測試。
這些容器對取樣和運(yùn)輸樣品都是有用的，而且避免了使用水銀。由于所用的隔膜的換向壓力較低，該樣品容器適于從測試的井和測試的分離器中得到的各種油的樣品。這些樣品(從油井底采樣、井頭采樣和從分離器采樣)可以長時間地存儲在該容器中，而彈性凸緣可補(bǔ)償壓力變化，容器將不會泄漏。
權(quán)利要求
1.專門用于盛裝油/氣樣品的容器(1)，具有一個由兩半部分(2、3)組成的有球形內(nèi)表面的殼體，這兩半部分沿它們的周邊相互裝配結(jié)合，在它們之間具有一個金屬隔膜(4)，隔膜在殼體的兩半部分之間可以換向，而且兩半部分殼體的進(jìn)/出口通道(9、10)與上述隔膜垂直，隔膜和每半個殼體都具有平面部分(6，7，8)，平面部分與各自的通道垂直，其特征在于，在容器的半部分之一(3)之上還具有一個彈性密封凸緣(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征在于一個圓環(huán)形桿件(18)裝在上述凸緣(16)下面的一個圓環(huán)形溝槽(19)里，以便限制上述凸緣的偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征在于上述凸緣(16)的外部高于其內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征在于上述密封凸緣(16)具有一個迷宮密封(17)，在密封外隔膜(4)的邊緣被完全擠入上述迷宮密封的溝槽里，因而完全被固定并阻止隔膜材料的蠕變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的容器，其特征在于該隔膜(4)用一種軟金屬材料制作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征在于該隔膜具有一個圓形金屬加強(qiáng)板(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征在于上述進(jìn)/出口通道(9、10)是與上述容器內(nèi)部相連的環(huán)形空隙(21)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征在于過濾器(25)安裝在油/氣的進(jìn)/出口通道內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其特征在于該容只具有金屬的密封。
全文摘要
一種盛裝油/氣樣品的容器(1)，主要由兩半部(2、3)成型的一個球形殼體組成，在兩半部的邊緣之間裝一個金屬隔膜(4)。隔膜相對于容器每半部的形狀是互補(bǔ)的，形狀大致是半球形，具有一個垂直于進(jìn)出口通道(9、10)的平面部分(8)。隔膜的邊緣(13)形成容器兩半部之間的密封。隔膜可具有一個垂直于進(jìn)出口通道的加強(qiáng)板(14)。為了確保在大壓力下容器不泄漏，在油/氣的一側(cè)具有一個彈性凸緣(16)和迷宮密封(17)。進(jìn)出口通道是環(huán)形間隙(21)。容器只有金屬密封。
文檔編號F17C1/00GK1042769SQ8910836
公開日1990年6月6日 申請日期1989年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月29日
發(fā)明者艾納·博 申請人:挪威海德羅公司