專利名稱：一種用于巖心夾持器的軸向壓力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖心油藏物理模擬試驗裝置，尤其涉及一種用于巖心夾持器的軸向壓力裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，開發(fā)實驗是油氣田開發(fā)的基礎(chǔ)，不僅能夠為油氣藏的儲量計算、開發(fā)方案編制、油藏數(shù)值模擬等工作提供基本的油藏參數(shù)，還能夠為解決油藏開發(fā)中遇到的許多問題提供方法保證。巖心夾持器是開發(fā)實驗中用途最廣泛的基礎(chǔ)組件之一，幾乎所有開發(fā)實驗都要用到巖心夾持器。目前，現(xiàn)有的巖心夾持器按照加壓方式主要分兩種類型，一種是哈氏(Hassler) 巖心夾持器，它是將巖心放置在一個圓形橡膠套內(nèi)，在巖心兩端分別放置一個具有中心通孔的鋼質(zhì)圓柱形堵頭，在堵頭的通孔分別接有管線，可使實驗流體通過管線流過巖心。橡膠套置于一個圓形鋼筒內(nèi)并與鋼筒形成密閉的環(huán)形空間，當(dāng)對環(huán)形空間注入高壓液體，高壓液體的壓力作用于橡膠套外壁，可使橡膠套發(fā)生變形產(chǎn)生對巖心的徑向壓力，但是這種類型的夾持器，不能產(chǎn)生軸向壓力，因此其測量巖心的物理參數(shù)不能真實反映地層受力情況。 另外一種是三軸向巖心夾持器，它是在哈氏夾持器的基礎(chǔ)上改進而成，在夾持器的一端增加了軸向加壓裝置。雖然這種三軸向巖心夾持器能夠?qū)r心產(chǎn)生軸向壓力，但其仍存在有以下一些不足之處I、在測量巖心的過程中，每測量一塊巖心后，都要對堵頭和橡膠套進行清洗，否則殘留的巖心顆粒和臟物將造成堵頭和橡膠套之間密封不嚴(yán)，從而導(dǎo)致流體泄露。并且，由于軸向加壓裝置固定在夾持器的一端，而與軸向加壓裝置相連的堵頭隨之固定，因此造成裝卸樣品及清洗困難和清洗不干凈缺陷，直接影響測量效果。2、現(xiàn)有的三軸向巖心夾持器由于堵頭和堵頭鎖緊帽之間采用螺紋連接，在裝卸巖心時要借助一個圓筒裝置，很不方便，且容易損壞巖心。另外，巖心中鹽水容易積聚在螺紋上，容易造成螺紋銹蝕。3、在測量過程中，若樣品長度變化很大，則需要借助填充塊，造成裝卸困難，且導(dǎo)致進出口死體積加大，導(dǎo)致實驗誤差增加。有鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述諸多問題，本設(shè)計人基于從事相關(guān)制造領(lǐng)域多年的豐富經(jīng)驗及過強的專業(yè)知識，結(jié)合巖心夾持器的應(yīng)用實際，積極加以研究創(chuàng)新，以期提供一種用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，該裝置易于拆裝，便于巖心夾持器清洗，實驗誤差小且堵頭長度可調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，該裝置易于拆裝，便于巖心夾持器清洗，實驗誤差小且堵頭長度可調(diào)。為達到上述目的，本發(fā)明提出了一種用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，包括調(diào)節(jié)堵頭，沿軸向插入所述巖心夾持器的一側(cè)，并頂?shù)钟谒鰩r心夾持器內(nèi)的待測巖心的側(cè)端； 軸向壓力活塞組件，套裝于所述調(diào)節(jié)堵頭的外壁上，所述軸向壓力活塞組件包括軸向壓力筒體和軸向壓力活塞，所述軸向壓力筒體與位于所述巖心夾持器一側(cè)的壓緊螺帽固接，所述軸向壓力活塞設(shè)置于所述軸向壓力筒體內(nèi)，且能軸向滑動地套設(shè)于所述調(diào)節(jié)堵頭的外壁上；所述軸向壓力活塞通過軸向壓力螺帽與所述調(diào)節(jié)堵頭相連接，所述軸向壓力活塞驅(qū)動所述調(diào)節(jié)堵頭向所述待測巖心施加軸向壓力；其中，所述調(diào)節(jié)堵頭包括桿狀的調(diào)節(jié)堵頭本體和鎖緊卡環(huán)，在所述調(diào)節(jié)堵頭本體上沿軸向連續(xù)開設(shè)有若干個卡槽，所述鎖緊卡環(huán)與所述軸向壓力螺帽的外側(cè)相連接，并與所述調(diào)節(jié)堵頭的卡槽卡扣連接。如上所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其中，所述鎖緊卡環(huán)是由C形金屬環(huán)以及連接所述金屬環(huán)兩端的彈簧構(gòu)成。如上所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其中，所述軸向壓力螺帽包括圓環(huán)狀的帽體，在所述帽體的一側(cè)沿軸向凸設(shè)有圓筒狀接合部，在所述帽體的另一側(cè)沿軸向設(shè)有卡扣部，所述圓筒狀接合部插設(shè)于所述軸向壓力活塞的內(nèi)壁與所述調(diào)節(jié)堵頭本體的外壁之間，所述圓筒狀接合部的外壁與所述軸向壓力活塞的內(nèi)壁螺紋連接，所述卡扣部與所述鎖緊卡環(huán)的側(cè)面開設(shè)的凹槽卡扣配合。如上所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其中，沿所述調(diào)節(jié)堵頭本體軸向開設(shè)有貫通該調(diào)節(jié)堵頭本體的第一排氣孔和第一進液孔。如上所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其中，在所述軸向壓力筒體的外壁上分別開設(shè)有與所述軸向壓 力筒體內(nèi)部相連通的軸向壓力進液孔和軸向壓力排氣孔。如上所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其中，在所述軸向壓力活塞與所述軸向壓力筒體之間設(shè)有密封圈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點和優(yōu)點I、本發(fā)明的軸向壓力活塞組件與巖心夾持器的徑向圍壓裝置相互獨立，因此可以實現(xiàn)徑向和軸向分別加壓，也可以模擬靜水壓力條件，即軸向和徑向用一個壓力源同時加壓，提高檢測精度和檢測質(zhì)量。2、本發(fā)明軸向壓力裝置通過調(diào)節(jié)堵頭本體與鎖緊卡接配合，實現(xiàn)了調(diào)節(jié)堵頭的拆裝功能，有利于夾持器內(nèi)部的清理，提高了整體清洗質(zhì)量，避免殘留的巖心顆粒和臟物造成堵頭和夾持器內(nèi)的膠套之間密封不嚴(yán)，而導(dǎo)致流體泄露現(xiàn)象的發(fā)生，并且增加了密封的可靠性。3、本發(fā)明的鎖緊卡環(huán)可選擇的與調(diào)節(jié)堵頭本體上設(shè)有多個卡槽卡扣配合，可根據(jù)不同長度樣品，快速調(diào)節(jié)，避免現(xiàn)有技術(shù)中由填充塊死體積造成的實驗誤差。4、本發(fā)明在整個油水通路密封性能良好，在油水通路上無螺扣連接，避免由于螺扣腐蝕影響裝置的密閉性和裝卸樣品時螺扣對樣品的損傷。


在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發(fā)明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發(fā)明的理解，并不是具體限定本發(fā)明各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發(fā)明。
圖I為本發(fā)明用于巖心夾持器的軸向壓力裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的鎖緊卡環(huán)(圖I中A-A向)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的軸向壓力螺帽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明用于巖心夾持器的軸向壓力裝置使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明 I-夾持器筒體；2_橡膠套；3_第一固定環(huán)；4_第二固定環(huán)；5_第一壓緊螺帽； 6-第二壓緊螺帽；7_調(diào)節(jié)堵頭；71_調(diào)節(jié)堵頭本體；72_鎖緊卡環(huán)；73_卡槽；74_C形金屬環(huán)；75_彈簧；76_凹槽；77_第一排氣孔；78_第一進液孔；8_第二堵頭；9_軸向壓力活塞組件；91_軸向壓力筒體；92_軸向壓力活塞；10_待測巖心；11_軸向壓力螺帽；12_帽體； 13-圓筒狀接合部；14_卡扣部；15_徑向壓力進液孔；16-徑向壓力排氣孔；18-圍壓空間； 19-密封圈；20_軸向壓力容室；21_軸向壓力進液孔；22_軸向壓力排氣孔。
具體實施例方式結(jié)合附圖和本發(fā)明具體實施方式
的描述，能夠更加清楚地了解本發(fā)明的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本發(fā)明的具體實施方式
，僅用于解釋本發(fā)明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本發(fā)明的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本發(fā)明的范圍。請參考圖1、4，為本發(fā)明用于巖心夾持器的軸向壓力裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖和使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，巖心夾持器包括夾持器筒體I、橡膠套2、第一固定環(huán)3、第二固定環(huán)4、第一壓緊螺帽5和第二壓緊螺帽6，本發(fā)明的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置插裝于夾持器筒體I的一側(cè)端，夾持器筒體I的另一側(cè)端設(shè)有具有快裝結(jié)構(gòu)的第二堵頭8，并與橡膠套2內(nèi)的待測巖心10相頂?shù)?。橡膠套2的外壁與夾持器筒體I內(nèi)壁之間具有一定間隙形成徑向圍壓空間18，通過向徑向圍壓空間18內(nèi)輸入壓力液體，使得圍壓空間18徑向膨脹，通過橡膠套2將徑向壓力傳遞至待測巖心10，實現(xiàn)對待測巖心10施加徑向壓力的功效。本發(fā)明提出的軸向壓力裝置包括調(diào)節(jié)堵頭7和軸向壓力活塞組件9，調(diào)節(jié)堵頭7沿軸向插入巖心夾持器的一側(cè)，并頂?shù)钟趲r心夾持器內(nèi)的待測巖心10的側(cè)端,使得待測巖心10 夾緊于調(diào)節(jié)堵頭7與第二堵頭8之間。軸向壓力活塞組件9套裝于調(diào)節(jié)堵頭7的外壁上， 軸向壓力活塞組件9包括軸向壓力筒體91和軸向壓力活塞92，軸向壓力筒體91與位于巖心夾持器一側(cè)的第一壓緊螺帽5固接，軸向壓力活塞92設(shè)置于軸向壓力筒體91內(nèi)，且軸向壓力活塞92能軸向滑動地套設(shè)于調(diào)節(jié)堵頭7的外壁上；軸向壓力活塞92通過軸向壓力螺帽11與調(diào)節(jié)堵頭7相連接，使得軸向壓力活塞92在滑動過程中驅(qū)動調(diào)節(jié)堵頭7向待測巖心10施加軸向壓力。本發(fā)明的軸向壓力活塞組件與巖心夾持器的徑向圍壓裝置相互獨立， 因此可以實現(xiàn)徑向和軸向分別加壓，也可以模擬靜水壓力條件，即軸向和徑向用一個壓力源同時加壓，提高檢測精度和檢測質(zhì)量。作為本發(fā)明的一種改進，調(diào)節(jié)堵頭7包括桿狀的調(diào)節(jié)堵頭本體71和鎖緊卡環(huán)72， 沿調(diào)節(jié)堵頭本體71軸向開設(shè)有貫通該調(diào)節(jié)堵頭本體71的第一排氣孔77和第一進液孔78， 在調(diào)節(jié)堵頭本體71上沿軸向連續(xù)開設(shè)有若干個卡槽73，鎖緊卡環(huán)72與軸向壓力螺帽11的外側(cè)相連接，并與調(diào)節(jié)堵頭7的卡槽73卡扣連接，使得調(diào)節(jié)堵頭本體71通過鎖緊卡環(huán)72 與軸向壓力活塞組件9及巖心夾持器可拆裝地連接在一起。這樣既便于待測巖心的拆裝，又可在待測巖心檢測完成后，對夾持器內(nèi)部進行清理時，將調(diào)節(jié)堵頭7和第二堵頭8分別拆下再進行清理，提高了整體清洗質(zhì)量，避免殘留的巖心顆粒和臟物造成堵頭和膠套之間密封不嚴(yán)，而導(dǎo)致流體泄露現(xiàn)象的發(fā)生。并且，根據(jù)待測巖心10的實際長度尺寸，可調(diào)整鎖緊卡環(huán)72與不同位置的卡槽73相配合，達到調(diào)整調(diào)節(jié)堵頭本體71伸入橡膠套2的空腔內(nèi)長度的作用，使得本發(fā)明可用于測量不同長度的巖心，具有調(diào)節(jié)范圍大，無需加裝圓柱墊塊的優(yōu)點。并且，由于鎖緊卡環(huán)72與調(diào)節(jié)堵頭本體71卡接固定，在巖心檢測完成后，只需拆下鎖緊卡環(huán)72，即可將調(diào)節(jié)堵頭本體71由夾持器內(nèi)拔出，具有拆卸方便的優(yōu)點。進一步的，請參考圖2，為本發(fā)明的鎖緊卡環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，鎖緊卡環(huán) 72是由C形金屬環(huán)74以及連接金屬環(huán)兩端的彈簧75構(gòu)成。彈簧75起到拉緊C形金屬環(huán) 74的作用，進一步保證鎖緊卡環(huán)72與調(diào)節(jié)堵頭本體71卡緊固定。作為本發(fā)明一種可選的實施方式，如圖3所示，為本發(fā)明的軸向壓力螺帽的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的軸向壓力螺帽11包括圓環(huán)狀的帽體12，在帽體12的一側(cè)沿軸向凸設(shè)有圓筒狀接合部13，在帽體12的另一側(cè)沿軸向設(shè)有卡扣部14，圓筒狀接合部13插設(shè)于軸向壓力活塞92的內(nèi)壁與調(diào)節(jié)堵頭本體71的外壁之間，圓筒狀接合部13的外壁與軸向壓力活塞92的內(nèi)壁螺紋連接，使得軸向壓力螺帽11與軸向壓力活塞92連接在一起并與軸向壓力活塞92 —起軸向移動?？鄄?4與鎖緊卡環(huán)72的側(cè)面開設(shè)的凹槽76卡扣配合，使得軸向壓力螺帽11與鎖緊卡環(huán)72連接在一起，這樣軸向壓力活塞組件9通過軸向壓力螺帽11 和鎖緊卡環(huán)72將軸向移動產(chǎn)生的壓力傳遞至調(diào)節(jié)堵頭本 體71，再由調(diào)節(jié)堵頭本體71向待測巖心10施加軸向力。進一步的，如圖4所不,在夾持器筒體I的外壁上分別開設(shè)有與圍壓空間18相連通的徑向壓力進液孔15和徑向壓力排氣孔16，使得壓力液體能夠通過徑向壓力進液孔15 進入圍壓空間18內(nèi)，圍壓空間18膨脹，橡膠套徑向受壓，使得向待測巖心10產(chǎn)生徑向壓力，同時圍壓空間18內(nèi)氣體可通過徑向壓力排氣孔16排出，以利于圍壓空間18膨脹。在軸向壓力筒體91的外壁上分別開設(shè)有與軸向壓力筒體91內(nèi)部相連通的軸向壓力進液孔21 和軸向壓力排氣孔22，使得壓力液體能夠通過軸向壓力進液孔21進入至軸向壓力筒體91 內(nèi)部并推動軸向壓力活塞沿徑向移動，同時軸向壓力筒體91內(nèi)部氣體可通過軸向壓力排氣孔22排出，從而實現(xiàn)驅(qū)動調(diào)節(jié)堵頭7向待測巖心10施加軸向壓力。在本發(fā)明中，軸向壓力筒體91為筒狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)環(huán)設(shè)軸向壓力活塞92，兩者間設(shè)有兩個密封圈19 ;該軸向壓力筒體91、軸向壓力活塞92和兩個密封圈19間形成密閉的環(huán)形軸向壓力容室20 ;該軸向壓力筒體91上設(shè)有軸向壓力進液孔21將外部的壓力泵與該軸向壓力容室20連接；該軸向壓力筒體91上設(shè)有軸向壓力排氣孔22連通該軸向壓力容室 20與軸向壓力筒體91外部，以保證軸向壓力容室20內(nèi)的氣體順利排出。本發(fā)明的軸向壓力通過如下過程實現(xiàn)首先，壓力泵啟動，油通過軸向壓力進液孔21進入軸向壓力容室20， 軸向壓力容室20體積擴大推動軸向壓力活塞92沿軸向朝第一壓緊螺帽6方向移動，并通過螺扣帶動軸向壓力螺帽11移動，軸向壓力螺帽11固定在調(diào)節(jié)堵頭7上，從而帶動調(diào)節(jié)堵頭7向巖心方向移動，由此對巖心施加軸向圍壓。本發(fā)明在安裝時，調(diào)節(jié)堵頭本體71的前部穿過軸向壓力筒體91、第一壓緊螺帽5 和第一固定環(huán)3插入該橡膠套2內(nèi)；調(diào)節(jié)堵頭本體71的前端面抵靠在巖心的一側(cè)端面上；軸向壓力螺帽11套設(shè)于調(diào)節(jié)堵頭本體71外部，軸向壓力螺帽11外側(cè)螺紋與該軸向壓力活塞92內(nèi)側(cè)螺紋接合；鎖緊卡環(huán)72將軸向壓力螺帽11固定在調(diào)節(jié)堵頭本體71的相應(yīng)卡槽 73位置上，鎖緊卡環(huán)72可根據(jù)待測巖心10的長度尺寸與相應(yīng)的卡槽73結(jié)合，實現(xiàn)調(diào)節(jié)堵頭本體71插入段的長度調(diào)節(jié)功能。本發(fā)明設(shè)計最大徑向圍壓為70MPa，軸向圍壓為70MPa， 流體壓力最大70MPa，可廣泛應(yīng)用于巖石孔隙度、滲透率、相對滲透率，巖石壓縮系數(shù)，地層敏感性評價實驗等。 針對上述各實施方式的詳細(xì)解釋，其目的僅在于對本發(fā)明進行解釋，以便于能夠更好地理解本發(fā)明，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本發(fā)明的限制，特別是，在不同的實施方式中描述的各個特征也可以相互任意組合，從而組成其他實施方式，除了有明確相反的描述，這些特征應(yīng)被理解為能夠應(yīng)用于任何一個實施方式中，而并不僅局限于所描述的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其特征在于，所述軸向壓力裝置包括 調(diào)節(jié)堵頭，沿軸向插入所述巖心夾持器的一側(cè)，并頂?shù)钟谒鰩r心夾持器內(nèi)的待測巖心的側(cè)端； 軸向壓力活塞組件，套裝于所述調(diào)節(jié)堵頭的外壁上，所述軸向壓力活塞組件包括軸向壓力筒體和軸向壓力活塞，所述軸向壓力筒體與位于所述巖心夾持器一側(cè)的壓緊螺帽固接，所述軸向壓力活塞設(shè)置于所述軸向壓力筒體內(nèi)，且能軸向滑動地套設(shè)于所述調(diào)節(jié)堵頭的外壁上； 所述軸向壓力活塞通過軸向壓力螺帽與所述調(diào)節(jié)堵頭相連接，所述軸向壓力活塞驅(qū)動所述調(diào)節(jié)堵頭向所述待測巖心施加軸向壓力； 所述調(diào)節(jié)堵頭包括桿狀的調(diào)節(jié)堵頭本體和鎖緊卡環(huán)，在所述調(diào)節(jié)堵頭本體上沿軸向連續(xù)開設(shè)有若干個卡槽，所述鎖緊卡環(huán)與所述軸向壓力螺帽的外側(cè)相連接，并與所述調(diào)節(jié)堵頭的卡槽卡扣連接。
2.如權(quán)利要求I所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其特征在于，所述鎖緊卡環(huán)是由C形金屬環(huán)以及連接所述金屬環(huán)兩端的彈簧構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求I所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其特征在于，所述軸向壓力螺帽包括圓環(huán)狀的帽體，在所述帽體的一側(cè)沿軸向凸設(shè)有圓筒狀接合部，在所述帽體的另一側(cè)沿軸向設(shè)有卡扣部，所述圓筒狀接合部插設(shè)于所述軸向壓力活塞的內(nèi)壁與所述調(diào)節(jié)堵頭本體的外壁之間，所述圓筒狀接合部的外壁與所述軸向壓力活塞的內(nèi)壁螺紋連接，所述卡扣部與所述鎖緊卡環(huán)的側(cè)面開設(shè)的凹槽卡扣配合。
4.如權(quán)利要求I所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其特征在于，沿所述調(diào)節(jié)堵頭本體軸向開設(shè)有貫通該調(diào)節(jié)堵頭本體的第一排氣孔和第一進液孔。
5.如權(quán)利要求I所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其特征在于，在所述軸向壓力筒體的外壁上分別開設(shè)有與所述軸向壓力筒體內(nèi)部相連通的軸向壓力進液孔和軸向壓力排氣孔。
6.如權(quán)利要求I所述的用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，其特征在于，在所述軸向壓力活塞與所述軸向壓力筒體之間設(shè)有密封圈。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于巖心夾持器的軸向壓力裝置，包括調(diào)節(jié)堵頭，沿軸向插入所述巖心夾持器的一側(cè)，并頂?shù)钟趲r心夾持器內(nèi)的待測巖心的側(cè)端；軸向壓力活塞組件，套裝于所述調(diào)節(jié)堵頭的外壁上，軸向壓力活塞組件包括軸向壓力筒體和軸向壓力活塞，軸向壓力筒體與位于巖心夾持器一側(cè)的壓緊螺帽固接，軸向壓力活塞設(shè)置于軸向壓力筒體內(nèi)，且能軸向滑動地套設(shè)于調(diào)節(jié)堵頭的外壁上；軸向壓力活塞通過軸向壓力螺帽與調(diào)節(jié)堵頭相連接，軸向壓力活塞驅(qū)動調(diào)節(jié)堵頭向待測巖心施加軸向壓力。本發(fā)明具有易于拆裝、便于清洗、密封效果好、堵頭長度可調(diào)、實驗誤差小、適用范圍廣的優(yōu)點。
文檔編號G01N33/24GK102707033SQ20121015490
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者劉慶杰, 呂偉峰, 張祖波, 羅蔓莉, 陳序 申請人:中國石油天然氣股份有限公司