[实用新型]自带高压阀门的直联型高压旋转滴界面张力测试装置

说明书

技术领域

本专利公布了一种采用了高压快速接头的自带高压阀的直联式结构的超高压、高温旋转滴界面张力和接触角测试装置，可以实现在超高压（100MPa或更高）、高温（200℃或更高）条件下采用旋转滴法测试液－液或液气或液－液－气的界面张力以及接触角值。

背景技术

众所周知，界面张力以及接触角受温度以及压力影响，压力越大，界面张力值越低。通常，我们将低于0.001mN/m的界面张力值称为超低界面张力，而旋转滴法是唯一测试超低界面张力值（低于0.001mN/m）的方法。在实际油田采油作业时，作业井下的实际条件除了油、水之外，还有液化气。而正是这个更重要的因素，直接影响油－水界面张力值进而影响整体原油的采收率。因而，如何将液化气考虑进入到整体界面张力测试体系，评估其真实的影响是非常重要的。虽然，我公司于2014年发明了一种超高压、高温旋转滴法测界面张力和接触角的装置（专利号201420747779.9），其旋转腔体的结构采用了动态密封的结构。但这种结构生产成本高，无法耐超高压如超过70MPa。因而，发明一个可以耐受更高的压力，操作方便，生产成本低的超高压、高温旋转滴成为了本专利发明的主要创新内容。

本专利公布了一套使用快速接头结构以及自速高压阀门的直联型结构的旋转滴界面张力和接触角仪的测试装置，以实现在超高压（100MPa或更高）、高温（200℃或更高）条件下测试界面张力以及接触角值。本专利采用了高压快速接头以及高压阀门结构，并使用直联型结构，实现超高压、高温条件下形成旋转滴的结构；样品管采用中空一端开口或两端开口技术，在耐高压密封后使用莫氏夹头结构与主旋转轴相联接；旋转腔体温控技术方面采用了气热式温控技术，并采用红外温度传感器非接触式直接读取样品管的温度。将该旋转腔体安装到仪器主机架上；该主机架具有一个可5（XYZθR）维调整功能的显微摄像系统；一个具有蜗轮蜗杆结构的精密光学旋转平台控制旋转腔体和显微摄像系统水平。本专利所发明的装置在油田、石化、新材料研究等领域，特别是在油田三次采油中模拟井下实际作业条件时的界面化学性质分析中具有极高的推广价值。

发明内容

针对上述情况，本实用新型提供一种自带高压阀门的直联型高压旋转滴界面张力测试装置，对旋转腔体的结构、毛细管以及密封结构、样品管及其固定结构、电机控制系统、成像系统及其控制结构等各个方面均作了精心设计。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

自带高压阀门的直联型高压旋转滴界面张力测试装置，包括具有步进电机控制的光学平移台XY轴、具有微分头控制的一维升降光学平移台、具有微分头控制的一维俯仰调整台、具有90度棱镜的转角光路的光学摄像系统、安装底板、高压高温旋转滴旋转腔体、具有步进电机控制的采用蜗轮蜗杆结构的光学旋转平台、主支撑架、可调整水平的底脚、高速摄像机。

自带高压阀门的直联型高压旋转滴界面张力测试装置采用了蜗轮蜗杆结构的精密光学旋转平台控制成像系统以及高压、高温旋转腔体一起旋转，且成像系统可以提供XYZθ多维调整。

所述高压高温旋转滴旋转腔体，包括伺服高速直流电机、电机固定支架、梅花型联轴器、轴承、支撑架、具有莫氏锥度的快速接头、锁紧螺母、石英玻璃制成柔光遮光板、LED灯、高压输入端主体、具有锥度密封的高压快速接头、密封连接块、端面密封圈、侧面O形密封圈、石英玻璃制成的观察窗、蓝宝石或石英玻璃制成的一端或两端开口的样品管、侧方设计有腰槽的高压样品管保护套、中间有通孔的端面密封圈、侧面O形密封圈、转轴保护罩、阀门手柄、密封固定螺丝、阀门芯、压紧块、聚四氟乙烯密封块、密封螺丝、可打开并翻转的保护套。

高压高温旋转滴旋转腔体一端采用莫氏锥度结构的快速接头，另一端具有高压锁紧阀且可以与增压系统可快速联结。

还包括腔体温度控制机构，腔体温度控制机构包括安装有半导体致冷片的散热块、散热风扇、加热棒、带有加热棒的散热块、红外线温度传感器。

腔体温度控制机构采用气热式温控模式控制被测样的温度。

还包括注入加压系统，注入加压系统包括两个高压增压泵、高压二通阀、高压三通阀、高压毛细管、蓄水池、压力传感器。

注入加压系统可以对高压高温旋转滴旋转腔体内注入气体（如天然气、甲烷、乙烷、二氧化碳）和被测外相液，并增加压力至超高压。

所述具有步进电机控制的采用蜗轮蜗杆结构的光学旋转平台，包括手动控制旋钮、步进电机、步进电机固定支架、旋转平台主体、蜗杆结构、蜗轮结构、旋转面板、刻度盘、步进电机数据接口、数据接口安装支架。