專利名稱：一種巖芯夾持器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)機(jī)具，特別涉及一種巖芯夾持器，適用于不同閉合壓力、不同鋪砂濃度下支撐劑的嵌入規(guī)律及對(duì)導(dǎo)流能力的傷害程度進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。支撐劑嵌入導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)中巖芯夾持器，
背景技術(shù)：
常規(guī)導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)是把支撐劑鋪放在平板夾持器之間進(jìn)行測(cè)量的，平板夾持器為兩塊鋼板。裂縫導(dǎo)流能力模擬實(shí)驗(yàn)裝置是用液壓機(jī)提供閉合壓力，該壓力作用于平板夾持器上，以足夠的時(shí)間讓支撐劑達(dá)到擬穩(wěn)定狀態(tài)，然后讓測(cè)試液體流過(guò)支撐劑層，測(cè)出不同閉合壓力條件下的裂縫寬度、壓差及流速，用達(dá)西定律計(jì)算裂縫內(nèi)支撐劑層滲透率及裂縫導(dǎo)流能力。改變支撐劑鋪設(shè)濃度，可以測(cè)量不同鋪砂濃度下的導(dǎo)流能力。為了研究支撐劑嵌入巖芯的程度，API建議將巖芯加工成長(zhǎng)為114mm,寬38mm的板狀,鑲于模具中開(kāi)展模擬實(shí) 驗(yàn)?？傻玫街蝿┣度霂r芯的量及此時(shí)的導(dǎo)流能力。但是，現(xiàn)有的平板夾持器并不適合所有的巖芯。例如，儲(chǔ)層巖芯一般來(lái)自鉆井取芯，尺寸為直徑略大于100_的圓柱。由于該巖石具有脆性的特點(diǎn)，將這種圓柱狀巖芯加工成巖板，難度大，而且要浪費(fèi)很長(zhǎng)一段巖芯。故此，針對(duì)儲(chǔ)層巖使用現(xiàn)有的平板夾持器存在著巖板加工難度大的問(wèn)題，不方便嵌入實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決使用現(xiàn)有的平板夾持器存在著巖板加工難度大的問(wèn)題，不方便嵌入實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展的問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種巖芯夾持器。所述技術(shù)方案如下一種巖芯夾持器，所述巖芯夾持器整體為圓柱形，由上至下順次包括上部活塞、第一環(huán)形封條、第二環(huán)形封條、下部活塞、測(cè)試流體進(jìn)口和測(cè)試流體出口，所述下部活塞設(shè)有中心孔，所述測(cè)試流體進(jìn)口與測(cè)試流體出口分別設(shè)置在試驗(yàn)裝置機(jī)體上，試驗(yàn)時(shí)，所述第一環(huán)形封條和第二環(huán)形封條之間順次安裝上部圓柱形巖樣、支撐劑充填層和下部圓柱形巖樣，其中，所述下部圓柱形巖樣設(shè)有下部巖樣中心孔，所述第一環(huán)形封條用于密封所述上部活塞和所述上部圓柱形巖樣，所述第二環(huán)形封條用于密封所述下部圓柱形巖樣和所述下部活塞。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是本實(shí)用新型通過(guò)將現(xiàn)有技術(shù)中的長(zhǎng)板形巖芯夾持器改造為圓柱形巖芯夾持器，通過(guò)全直徑巖芯巖樣代替巖板開(kāi)展支撐劑嵌入實(shí)驗(yàn)，使得支撐劑嵌入實(shí)驗(yàn)巖芯巖樣加工簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)適用，模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可靠，便于真實(shí)模擬研究在不同閉合壓力、不同鋪砂濃度下支撐劑的嵌入規(guī)律及對(duì)導(dǎo)流能力的傷害程度，解決了常規(guī)巖芯夾持器所要求的巖板加工難度大的問(wèn)題，節(jié)約了較長(zhǎng)段全直徑巖芯，方便了嵌入實(shí)驗(yàn)有效開(kāi)展。

[0007]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實(shí)用新型所述巖芯夾持器支撐劑嵌入導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各符號(hào)表示含義如下I-上部圓柱形巖樣；2_下部圓柱形巖樣；3_支撐劑充填層；4_下部巖樣中心孔；5-上部活塞；6_下部活塞；7A-第一環(huán)形封條；7B-第二環(huán)形封條；8_測(cè)試流體進(jìn)口 ；9_測(cè)試流體出口 ；10_試驗(yàn)裝置機(jī)體。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新 型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。如圖I所示，本實(shí)用新型所述的巖芯夾持器，所述巖芯夾持器整體為圓柱形，由上至下順次包括上部活塞5、第一環(huán)形封條7A、第二環(huán)形封條7B、下部活塞6、測(cè)試流體進(jìn)口8和測(cè)試流體出口 9，所述下部活塞6設(shè)有中心孔，所述測(cè)試流體進(jìn)口 8與測(cè)試流體出口 9分別設(shè)置在試驗(yàn)裝置機(jī)體10上，試驗(yàn)時(shí)，所述第一環(huán)形封條7A和第二環(huán)形封條7B之間順次安裝上部圓柱形巖樣I、支撐劑充填層3和下部圓柱形巖樣2，其中，所述下部圓柱形巖樣2設(shè)有下部巖樣中心孔4，所述第一環(huán)形封條7A用于密封所述上部活塞5和所述上部圓柱形巖樣1，所述第二環(huán)形封條7B用于密封所述下部圓柱形巖樣2和所述下部活塞6。其中，測(cè)試流體進(jìn)口 8還是壓差傳感測(cè)試孔并用于放置多孔金屬濾器；測(cè)試流體出口 9還是壓差傳感測(cè)試孔并用于放置多孔金屬濾器。本實(shí)用新型通過(guò)將現(xiàn)有技術(shù)中的長(zhǎng)板形巖芯夾持器改造為圓柱形巖芯夾持器，通過(guò)全直徑巖芯巖樣代替巖板開(kāi)展支撐劑嵌入實(shí)驗(yàn)，使得支撐劑嵌入實(shí)驗(yàn)巖芯巖樣加工簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)適用，模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可靠，便于真實(shí)模擬研究在不同閉合壓力、不同鋪砂濃度下支撐劑的嵌入規(guī)律及對(duì)導(dǎo)流能力的傷害程度，解決了常規(guī)巖芯夾持器所要求的巖板加工難度大的問(wèn)題，節(jié)約了較長(zhǎng)段全直徑巖芯，方便了嵌入實(shí)驗(yàn)有效開(kāi)展。如圖2所示，使用本實(shí)用新型的試驗(yàn)過(guò)程，具體如下將支撐劑充填層3鋪于上部圓柱形巖樣I與下部圓柱形巖樣2端面之間，測(cè)試液體從測(cè)試流體進(jìn)口 8流入，通過(guò)徑向流由下部巖樣中心孔4流向下部圓柱形巖樣2外緣，從測(cè)試流體出口 9流入量杯，通過(guò)上部活塞5和下部活塞6給上部圓柱形巖樣I和下部圓柱形巖樣2端面加壓，由下面的達(dá)西公式可得到不同閉合壓力下支撐劑的嵌入值和導(dǎo)流能力。
QlA , RKh = --In —
2御 Rw式中K-支撐劑充填層滲透率，y m2 ；U-試驗(yàn)溫度條件下試驗(yàn)液體的粘度，mPas ；Q-流量，cm3/min ;h-裂縫寬度，cm;A p-壓差(上游壓力減去下游壓力)，kPa ;[0023]R-巖樣外徑，本例中具體指上部圓柱形巖樣I及下部圓柱形巖樣2的外徑；Rw-巖樣內(nèi)孔直徑，本例中具體指下部巖樣中心孔4直徑。將鉆井巖芯加工成如下尺寸兩塊試樣上部圓柱巖樣直徑102mm、高80mm ;下部圓柱巖樣直徑102mm、高55mm,且下部圓柱巖樣要加工出直徑為8mm的中心孔；導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)還是以API為標(biāo)準(zhǔn)。加工完成后對(duì)巖芯表面拍照，記錄實(shí)驗(yàn)前的巖心表面狀況。先將下部圓柱巖樣放入圓柱狀?yuàn)A持器中，鋪入一定濃度的支撐劑形成支撐劑充填層3，再放入上部圓柱巖樣及活塞，形成巖芯夾持器總成。將整個(gè)巖芯夾持器總成放到壓力機(jī)工作臺(tái)上。使用煤油作為流動(dòng)液體(流量穩(wěn)定在10ml/min)，環(huán)境溫度為12°C，使用的支撐劑是20/40目的陶粒。用差壓傳感器測(cè)量煤油徑向流過(guò)支撐劑層的壓差，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與常規(guī)導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)相似。本實(shí)驗(yàn)分別采用5kg/m2、10kg/m2、15kg/m2三種鋪砂濃度。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，重點(diǎn)測(cè)量10MPa、20MPa、30MPa等整數(shù)閉合壓力點(diǎn)的讀數(shù)，此時(shí)閉合壓力需穩(wěn)定較長(zhǎng)時(shí)間，使支撐劑充填層3的流動(dòng)達(dá)到半穩(wěn)態(tài)。在一 定的閉合壓力下使液體流過(guò)支撐劑充填層3，測(cè)量支撐劑充填縫寬、壓差和流量。然后根據(jù)公式計(jì)算支撐劑充填層3的導(dǎo)流能力和滲透率。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)發(fā)生嵌入的巖石表面拍照將其表面切片，以便采用顯微鏡進(jìn)行進(jìn)一步觀測(cè)。這樣便簡(jiǎn)潔真實(shí)實(shí)現(xiàn)模擬支撐劑在儲(chǔ)層中嵌入及導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)。實(shí)例蘇323井儲(chǔ)層I號(hào)巖心埋深3412. 5-3412. 7m，巖心編號(hào)為1-23/128，巖性為砂巖。導(dǎo)流能力隨閉合壓力的變化規(guī)律閉合壓力對(duì)導(dǎo)流能力的影響非常顯著，對(duì)于15kg/m2鋪砂濃度，當(dāng)閉合壓力為IOMPa時(shí)，導(dǎo)流能力中值為37 y m2. cm;當(dāng)閉合壓力為20MPa時(shí)，導(dǎo)流能力中值為34 u m2. cm ；當(dāng)閉合壓力為30MPa時(shí)，導(dǎo)流能力為20 y m2. cm ;當(dāng)閉合壓力為40MPa時(shí)，導(dǎo)流能力為15 ii m2. cm ;當(dāng)閉合壓力為50MPa時(shí)，導(dǎo)流能力為12 y m2. cm。鋪砂濃度對(duì)導(dǎo)流能力的影響也比較顯著，如在40MPa閉合壓力下，鋪砂濃度為5Kg/m2時(shí)，導(dǎo)流能力為6 V- m2. cm,鋪砂濃度為10Kg/m2時(shí),導(dǎo)流能力為9 u m2. cm ;鋪砂濃度為15Kg/m2時(shí)，導(dǎo)流能力為13 u m2. cm?？p寬隨閉合壓力的變化規(guī)律不論哪種鋪砂濃度，隨著閉合壓力的增加，縫寬都近似線性下降。鋪砂濃度為5Kg/m2時(shí)，當(dāng)閉合壓力為0時(shí)，縫寬為0. 35cm ;當(dāng)閉合壓力為50MPa時(shí)，縫寬為0. 22cm。鋪砂濃度為10Kg/m2時(shí)，當(dāng)閉合壓力為0時(shí)，縫寬為0. 62cm ;當(dāng)閉合壓力為50MPa時(shí)，縫寬為0. 45cm。鋪砂濃度為15Kg/m2時(shí)，當(dāng)閉合壓力為0時(shí)，縫寬為0. 92cm ；當(dāng)閉合壓力為50MPa時(shí)，縫寬為0. 75cm。支撐劑嵌入深度隨閉合壓力的變化規(guī)律隨著閉合壓力的增加，嵌入深度線性增力口，但與鋪砂濃度關(guān)系不大。地層強(qiáng)度高，嵌入深度很小，最大只有0.03cm。此時(shí)模擬壓裂液為煤油，因此，不能表征水基壓裂液對(duì)地層的軟化作用對(duì)嵌入深度的影響。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. ー種巖芯夾持器，其特征在于，所述巖芯夾持器整體為圓柱形，由上至下順次包括上部活塞、第一環(huán)形封條、第二環(huán)形封條、下部活塞、測(cè)試流體進(jìn)口和測(cè)試流體出口，所述下部活塞設(shè)有中心孔，所述測(cè)試流體進(jìn)ロ與測(cè)試流體出口分別設(shè)置在試驗(yàn)裝置機(jī)體上，試驗(yàn)時(shí)，所述第一環(huán)形封條和第二環(huán)形封條之間順次安裝上部圓柱形巖樣、支撐劑充填層和下部圓柱形巖樣，其中，所述下部圓柱形巖樣設(shè)有下部巖樣中心孔，所述第一環(huán)形封條用于密封所述上部活塞和所述上部圓柱形巖樣，所述第二環(huán)形封條用于密封所述下部圓柱形巖樣和所述下部活塞。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種巖芯夾持器，屬于試驗(yàn)機(jī)具領(lǐng)域。所述巖芯夾持器整體為圓柱形，由上至下順次包括上部活塞、第一環(huán)形封條、第二環(huán)形封條、下部活塞、測(cè)試流體進(jìn)口和測(cè)試流體出口，所述下部活塞設(shè)有中心孔，所述測(cè)試流體進(jìn)口與測(cè)試流體出口分別設(shè)置在試驗(yàn)裝置機(jī)體上。本實(shí)用新型所述圓柱形巖芯夾持器，將全直徑巖芯巖樣代替巖板開(kāi)展支撐劑嵌入實(shí)驗(yàn)，使得支撐劑嵌入實(shí)驗(yàn)巖芯巖樣加工簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)適用，模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可靠，便于真實(shí)模擬研究在不同閉合壓力、不同鋪砂濃度下支撐劑的嵌入規(guī)律及對(duì)導(dǎo)流能力的傷害程度，解決了常規(guī)巖芯夾持器所要求的巖板加工難度大的問(wèn)題，節(jié)約了較長(zhǎng)段全直徑巖芯，方便了嵌入實(shí)驗(yàn)有效開(kāi)展。
文檔編號(hào)G01N33/00GK202614742SQ20122017231
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者韓巧榮, 馬旭, 張燕明, 丁里, 來(lái)軒昂, 古永紅, 凌云, 李紅英, 周長(zhǎng)靜, 趙倩云, 肖元相, 劉曉瑞, 呂小明 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司