巖心夾持器的恒溫系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)領(lǐng)域使用的實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種巖心夾持器的恒溫系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的巖心夾持器通常是依靠空氣恒溫浴或者電加熱套來實(shí)現(xiàn)恒溫。采用空氣恒溫浴實(shí)現(xiàn)恒溫需要配備一個(gè)烘箱，然后將巖心夾持器及相關(guān)裝置放入烘箱中來維持恒溫。采用電加熱套實(shí)現(xiàn)恒溫是在巖心夾持器外裹上一層由石棉網(wǎng)和電阻絲制成的加熱套，通過電阻絲發(fā)熱產(chǎn)生的熱量對其中的巖心夾持器進(jìn)行加熱來實(shí)現(xiàn)恒溫。
[0003]在油氣田開發(fā)試驗(yàn)中，核磁共振、CT掃描等無損檢測技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。這些新技術(shù)能夠進(jìn)行流體識別、定量檢測、甚至提供三維圖像。對分析多孔介質(zhì)中流體的賦存狀態(tài)、研究滲流規(guī)律起到了非常重要的作用。但是，這些新型檢測設(shè)備對樣品及環(huán)境要求很高，例如:核磁共振設(shè)備受磁場強(qiáng)度限制，檢測區(qū)域直徑通常不超過30cm，且鐵磁性物質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響其檢測精度。另外，設(shè)備本身由于包含永磁鐵，也不能夠在高溫環(huán)境下工作。還有，CT掃描設(shè)備體積龐大，X射線的穿透能力也有限，無法對大尺寸樣品進(jìn)行高精度檢測。因此，利用烘箱或者電加熱套來維持恒溫的巖心夾持器，不方便與CT掃描等新型設(shè)備組合使用。目前采用核磁共振和CT掃描對巖心進(jìn)行檢測普遍采用的方式是在驅(qū)替實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后對樣品進(jìn)行檢測，或者在實(shí)驗(yàn)過程中暫停實(shí)驗(yàn)取出樣品進(jìn)行檢測。但后一種方式中，樣品一旦取出，由于壓力和溫度發(fā)生顯著地變化，其中的流體狀態(tài)也會(huì)發(fā)生極大改變，無法獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。現(xiàn)有設(shè)備不能夠連續(xù)檢測整個(gè)驅(qū)替過程這一限制，同時(shí)也造成許多重要的信息的缺失，制約了對微觀滲流規(guī)律的探索。
[0004]現(xiàn)有的巖心夾持器恒溫技術(shù)存在的另一個(gè)問題是無論夾持器升溫還是降溫，升溫或降溫都是由外向內(nèi)進(jìn)行，通常需要幾個(gè)小時(shí)才能使夾持器內(nèi)部達(dá)到恒溫。影響了實(shí)驗(yàn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是，提供一種能更方便地與其它設(shè)備組合使用、能提高實(shí)驗(yàn)效率的巖心夾持器的恒溫系統(tǒng)。
[0006]針對該問題的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的巖心夾持器的恒溫系統(tǒng)，包括:
[0007]包含流體腔室的巖心夾持器；
[0008]恒壓泵，與巖心夾持器的流體腔室的進(jìn)口連接，用于對巖心夾持器加壓；
[0009]冷卻裝置，其入口與巖心夾持器的流體腔室的出口連接，且并列連接有切換管路；冷卻裝置工作時(shí)對巖心夾持器進(jìn)行冷卻；冷卻裝置離線時(shí)，巖心夾持器的流體腔室與切換管路連通；
[0010]加熱裝置，其入口與冷卻裝置的出口及切換管路連通，加熱裝置通過切換管路對巖心夾持器加熱；和
[0011]循環(huán)泵，連接在加熱裝置的出口與巖心夾持器的入口之間，以形成整個(gè)流體循環(huán)回路。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的巖心夾持器的恒溫系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。該巖心夾持器的恒溫系統(tǒng)通過采用流體循環(huán)回路內(nèi)的流體進(jìn)行加熱或冷卻的方式，通過將流體循環(huán)回路的流體循環(huán)地注入巖心夾持器內(nèi)的流體腔室。因此，能使巖心夾持器在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到需要的溫度，從而減少了巖心夾持器達(dá)到恒溫需要的等待時(shí)間，能提高實(shí)驗(yàn)效率。另外，由于是通過在巖心夾持器內(nèi)的循環(huán)流體來實(shí)現(xiàn)加熱或冷卻，與核磁共振、CT掃描等其它新型設(shè)備組合使用時(shí)，該恒溫系統(tǒng)對其它設(shè)備的影響很小，因此能更方便地與其它設(shè)備組合使用。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述加熱裝置包括殼體和設(shè)在殼體內(nèi)的列管式排列的加熱管，列管式排列的加熱管間分布有電阻絲，且在電阻絲與加熱管之間的間隙處填充有用于導(dǎo)熱的導(dǎo)熱材料。需要升溫時(shí)，開啟控制電源對電阻絲進(jìn)行加熱，電阻絲產(chǎn)生的熱量經(jīng)導(dǎo)熱材料傳遞給加熱管，從而對加熱管內(nèi)的流體加熱。該加熱裝置加熱效率高，能在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到需要的溫度。
[0014]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述加熱管的入口設(shè)有在溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)使電阻絲斷電的溫度傳感器。通過溫度傳感器檢測加熱管的出口的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到需要溫度或設(shè)定溫度時(shí)，溫度傳感器將溫度信息傳遞給控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)斷開與電阻絲連接的電源開關(guān)。該溫度傳感器能方便地控制流體循環(huán)回路的流體的溫度，更好地實(shí)現(xiàn)恒溫的目的。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述冷卻裝置包括:
[0016]冷卻管，入口與巖心夾持器連接，出口與加熱裝置連接；
[0017]散熱片，與冷卻管連接，用于對冷卻管散熱；和
[0018]風(fēng)機(jī)，對應(yīng)冷卻管的位置設(shè)置，用于對散熱片和冷卻管散熱。通過散熱片和風(fēng)機(jī)能更快速地實(shí)現(xiàn)流體循環(huán)回路的流體冷卻。
[0019]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述冷卻管為列管式排列的導(dǎo)管，所述散熱片分布在列管式排列的導(dǎo)管的間隙處。該列管式排列的導(dǎo)管除導(dǎo)管的進(jìn)口和出口外，中間均為首尾相接的結(jié)構(gòu)。列管式排列的導(dǎo)管之間留有間隙，散熱片分布在間隙處，增大散熱面積，起到更好地散熱的作用。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，所述循環(huán)泵包括:
[0021]泵體；
[0022]葉輪，設(shè)在泵體內(nèi)；
[0023]磁聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，其包括兩部分，一部分設(shè)在泵體內(nèi)，另一部分設(shè)在泵體外，磁聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)盤與泵體之間經(jīng)軸承連接；和
[0024]電機(jī),其通過磁聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)盤與葉輪連接。該循環(huán)泵通過電機(jī)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，加速流體循環(huán)回路中的流體的流動(dòng)速度。從而減少該恒溫系統(tǒng)達(dá)到恒溫的需要的時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)速度。
[0025]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，包括切換管路在內(nèi)的流體循環(huán)回路的連接管路均為導(dǎo)管外設(shè)有保溫套的保溫導(dǎo)管。
[0026]本發(fā)明還涉及一種采用上述的恒溫系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法，其包括以下步驟:
[0027]開啟恒壓泵以使流體循環(huán)回路達(dá)到實(shí)驗(yàn)壓力，使冷卻裝置離線；
[0028]啟動(dòng)循環(huán)泵和加熱裝置對流體循環(huán)回路的流體進(jìn)行加熱到實(shí)驗(yàn)溫度，待壓力穩(wěn)定后保持恒溫，然后進(jìn)彳丁實(shí)驗(yàn)；
[0029]實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉加熱裝置，開啟冷卻裝置進(jìn)行降溫；
[0030]待降至室溫后，關(guān)閉循環(huán)泵，并關(guān)閉恒壓泵以對流體循環(huán)回路卸壓。
[0031]通過以上步驟，能在實(shí)驗(yàn)過程中，快速地達(dá)到需要的實(shí)驗(yàn)壓力和實(shí)驗(yàn)溫度，提高實(shí)驗(yàn)效率。
[0032]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在啟動(dòng)恒壓泵前先向流體循環(huán)回路內(nèi)注入一部分流體，在關(guān)閉恒壓泵后釋放一部分液體進(jìn)行卸壓。達(dá)到快速升壓和快速卸壓的目的，提高實(shí)驗(yàn)效率。
【附圖說明】
[0033]圖1所示是本發(fā)明的巖心夾持器的恒溫系統(tǒng)的一種具體實(shí)施例。
[0034]圖2所示是圖1中的巖心夾持器的一種具體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0035]圖3所示是圖1中的冷卻裝置及與其連接的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0036]圖4所示是圖1中的加熱裝置的一種具體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0037]圖5所示是圖1中的循環(huán)泵的一種具體結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0039]如圖1所示為本發(fā)明的巖心夾持器的恒溫系統(tǒng)的一種具體實(shí)施例。在該實(shí)施例中，該恒溫系統(tǒng)包括巖心夾持器1、冷卻裝置3、加熱裝置5、循環(huán)泵6和恒壓泵7。其中，巖心夾持器I包括流體腔室、進(jìn)口 1.1和出口 1.2，如圖2所示。在圖1示出的實(shí)施例中，進(jìn)口
1.1經(jīng)三通閥8與恒壓泵7和循環(huán)泵6連接。出口 1.2連接換向閥2，該換向閥2為三通換向閥，換向閥2連接冷卻裝置3和切換管路9，所述冷卻裝置3和切換管路9并列。冷卻裝置3的出口與切換管路9的出口與連接閥4連接，連接閥4經(jīng)連接管路與加熱裝置5連接，加熱裝置5經(jīng)連接管路與循環(huán)泵6連接，循環(huán)泵6經(jīng)連接管路與三通閥8連接。
[0040]在本實(shí)施例中，在加熱過程中，巖心夾持器I的流體腔室的壓力流體經(jīng)過換向閥
2、切換管路9、連接閥4、被加熱裝置5加熱后流過循環(huán)泵6回到巖心夾持器I的流體腔室，從而形成流體循環(huán)回路。
[0041 ] 在冷卻過程中，巖心夾持器I內(nèi)的流體經(jīng)過換向閥2、冷卻裝置3、連接閥4、離線的加熱裝置5和循環(huán)泵6回到巖心夾持器I的流體腔室，從而形成流體循環(huán)回路。在冷卻過程中，加熱裝置5離線，不會(huì)對流體加熱，此時(shí)的加熱裝置5僅起到導(dǎo)管的作用。
[0042]在本實(shí)施例中，如圖3所示，該冷卻裝置3包括風(fēng)機(jī)3.3、散熱片