CN102288629A - 一种岩心夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩心夹持器，该岩心夹持器包括：筒体、样品管、固定堵头、可调堵头、保温套管、顶端密封盖，其中，筒体由工程塑料制成，筒体内有用于放置样品管的围压腔，筒体外套有保温套管；筒体底端的下阶部有螺纹，与固定堵头的螺纹相配合，将筒体底端密封，筒体顶端的上阶部有螺纹，与顶端密封盖和可调堵头相互配合，将筒体顶部密封；其中，固定堵头和可调堵头内都有用于驱替流体流通的通道和用于围压流体流通的通道；该岩心夹持器能避免高温高压状态下岩心夹持器的温度变化对核磁共振探头线圈产生的严重干扰。

Description

一种岩心夹持器

技术领域

本发明涉及石油能源工程领域，特别是一种岩心夹持器。

背景技术

在石油能源工程领域，由于核磁共振检测的无损特性，在不破坏物质结构就能通过弛豫时间图谱数据，分析出物质的组分；通过核磁共振成像系统，可能物质进行无损、非侵入成像分析；还可应用核磁共振系统进行储层岩心的常规参数(例如渗透率、孔隙度、饱和度等)实验。由于核磁共振具有无损、快速、准确和重复性好等特征，并可实现其它常规检测分析方法无法实现的功能，成为一种被国际认可的检测技术。

随着核磁共振应用的发展，结合工程实验需求，能够模拟地层压力环境下的在线式驱替渗流检测需求越来越受到业界的关注。因此，对能够配套核磁共振系统的岩心加持装置提出了极为苛刻的要求，特别是核磁共振系统本身对铁磁性材料的敏感，以及常规材料在核磁共振系统中的基底信号会对所测量岩心样品产生干扰等问题。而且在使用核磁共振的过程过程中，使用的岩心夹持装置的温度变化会对核磁共振的探头线圈造成干扰，影响基于永磁体的低场核磁共振成像分析系统的成像操作。

综上所述，现有技术中的岩心夹持器不能避免高压状态下岩心夹持器的温度变化对核磁共振探头线圈产生的干扰。

发明内容

本发明提供了一种岩心夹持器，该岩心夹持器能避免高压状态下岩心夹持器的温度变化对核磁共振探头线圈产生的干扰。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：

本发明公开了一种岩心夹持器，所述岩心夹持器包括：筒体、样品管、固定堵头、可调堵头、保温套管、顶端密封盖，其中，

筒体内有由上阶部和下阶部形成的围压腔，围压腔内放置样品管，筒体外套有保温套管；其中，筒体底端的下阶部有螺纹，与固定堵头的螺纹相配合，将筒体底端密封，筒体顶端的上阶部有螺纹，与顶端密封盖和可调堵头相互配合，将筒体顶部密封；

样品管，置于筒体的围压腔内，用于放置实验样品，外壁有螺旋槽，与筒体内壁贴合后，在围压腔内有形成用于驱替流体通过的螺旋通道；

固定堵头，通过螺纹与筒体顶端的上阶部的螺纹紧密连接，将筒体底部密封；内部有用于驱替流体流通的驱替流体通道和用于围压流体通过的围压流体通道；其中，驱替流体通道的一端是驱替压力进出口，另一端在样品管内；围压流体通道的一端是围压进出口，另一端在围压腔内；

顶端密封盖中心环空，通过外侧螺纹与筒体紧密连接，卡在上阶部的突起处，通过中心环空处的内侧螺纹与可调堵头紧密连接，将筒体顶端密封；

可调堵头，穿过顶端密封盖中心环空，通过螺纹与顶端密封盖的内侧螺纹紧密结合，使筒体顶部密封；内部有用于驱替流体流通的驱替流体通道和用于围压流体通过的围压流体通道；其中，驱替流体通道的一端是驱替压力进出口，另一端在样品管内；围压流体通道的一端是围压进出口，另一端在围压腔内；

保温套管，由真空杜瓦管套构成，套在筒体外侧，与筒体紧密结合。

综上所述，本发明提供的岩心夹持器避免了以往高压状态下岩心夹持器的温度变化对核磁共振探头线圈产生严重干扰的瓶颈，巧妙利用保温隔热结构，对岩心夹持器本身热量传导进行有效阻隔，从而防止温度变化对探头线圈甚至整个磁体产生的干扰，更加适用于基于永磁体的低场核磁共振成像分析系统。

附图说明

图1是本发明中具体实施例中的一种岩心夹持器的结构示意图；

图2是本发明中一种具体实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

图1是本发明中具体实施例中的一种岩心夹持器的结构示意图；如图1所示，所述岩心夹持器包括：筒体9、样品管7、固定堵头14、可调堵头3、保温套管8、顶端密封盖4，其中，

在本发明的一种实施例中，所述筒体9由工程塑料制成，筒体9内有由上阶部15和下阶部16形成的围压腔10，围压腔10内放置样品管7，筒体9外侧套有保温套管8；其中，筒体9底端的下阶部16有螺纹，与固定堵头14的螺纹相配合，并使用o型密封圈503将筒体底端密封，在实验中筒体9的底端一直保持密封状态。所述筒体9的耐压能达到22Mpa。

样品管7由全氟橡胶或全氟塑料制成，用于放置实验样品13，置于筒体9的围压腔10内，样品管7的外壁有螺旋槽，与筒体9的内壁贴合后，在围压腔10内有形成用于驱替流体通过的螺旋通道，所述螺旋通道用于在围压腔10内注入围压流体后，围压流体可以盘旋通过围压腔10，从而可以更加充分有效的对放置在样品管7内的实验样品进行加热或者冷却操作。所述样品管7可以容纳之间为25mm，长度为60mm尺寸的岩心、煤样或者天然沉积层样品进行核磁共振系统成像检测。

固定堵头14由工程塑料制成，通过螺纹与筒体9底端的下阶部16的螺纹紧密连接，将筒体9的底部密封；固定堵头14内部有用于驱替流体流通的驱替流体通道和用于围压流体通过的围压流体通道；其中，驱替流体通道的一端是驱替压力进出口102，另一端在样品管内；围压流体通道的一端是围压进出口202，另一端在围压腔内；其中，在本发明的一种实施例中，所述驱替压力进出口102位于固定堵头14顶面的正中心，所述围压进出口202围压固定堵头14的侧面，所述驱替流体通道、围压流体通道互不干扰。

顶端密封盖4中心环空，通过外侧螺纹与筒体9紧密连接，卡在上阶部15的突起处，并使用o型密封圈501进行密封。可调堵头3，穿过顶端密封盖4的中心环空，在顶端密封盖4固定的情况下，可调堵头3能在顶端密封盖4的中心环空处滑动，调整可调堵头进入样品管7的深度，在本发明的一种实施例中所述可调堵头的调整范围在2cm～6cm。如果在实验样品13体积比较小的时候，超出了可调堵头3的调整范围，则在固定堵头和可调堵头的端面上放置相应厚度的堵头垫片11，所述堵头垫片11中心有与驱替流体通道重合的中心通道，堵头垫片11的两个端面上都有与所述中心通道相通的环形刻槽。在保证密封效果的前提下，保证固定堵头14或可调堵头3的端面与岩心样品的密切接触，从而定位样品，有利于围压的施加。

所述可调堵头3通过螺纹与顶端密封盖4的内侧螺纹紧密结合，使筒体顶部密封；内部有用于驱替流体流通的驱替流体通道和用于围压流体通过的围压流体通道；驱替流体通道的一端是驱替压力进出口101，另一端在样品管内；围压流体通道的一端是围压进出口201，另一端在围压腔10内；其中，在本发明的一种实施例中，所述驱替压力进出口101位于可调堵头3顶面的正中心，所述围压进出口201位于可调堵头3的侧面，所述驱替流体通道、围压流体通道互不干扰。

所述可调堵头3、固定堵头14上的驱替压力进出口与驱替压力系统相连用于驱替压力的控制调节，围压进出口与围压控制系统相连作为控制样品加热、冷却的流体进出口，即该流体通过温度与压力的双重控制，起到围压大小调节以及温度控制的作用。

所述可调堵头3、固定堵头14靠近样品管一侧的端面上都有与驱替流体通道相连通的环形刻槽，在围压的配合下，驱替流体即可认为从样品的轴向端面同时施压，从而更加真实的模拟地下环境。

保温套管8，由真空杜瓦管套构成，套在筒体9外侧，与筒体9紧密结合。在使用本发明的岩心夹持器进行核磁共振实验时，在保温套管8的外侧套上核磁共振线圈6。所述保温套管8能够防止筒体内外温度的传导，实现夹持器的温度恒定，同时避免筒体内温度的变化对核磁线圈的干扰。

对于非完整形态的样品，例如砂土、煤渣、岩屑或天然沉积物，为避免碎屑堵塞驱替进出口，在样品两端垫上过滤网12，所述过滤网12有工程塑料制成。

在本发明的一种实施例中，所述岩心夹持器的筒体、固定堵头、顶端密封盖、可调堵头、堵头垫片、过滤网使用工程塑料制成；所述样品管由全氟塑料或者全氟橡胶制成。

所述工程塑料由聚酰亚胺和碳纤维按照一定比例混合制成，在本发明的较佳实施例中所述工程塑料由70％聚酰亚胺和30％碳纤维构成。

图2是本发明中一种具体实施例的示意图；如图2所述，其中岩心夹持器301放置在探头线圈302中。

首先，测量待测样品13的轴向尺寸，根据其与样品管7的长度，在样品13的前后端分别放置一块合适的堵头垫块11，将固定堵头14也插入样品管7中，将此连接体从筒体9的后端装配在所述的岩心夹持器中，使得筒体底部密封；随后将顶端密封盖4装配在夹持器的顶部，通过螺纹旋紧，卡在筒体内部上阶部的突起处；而后缓慢旋入可调堵头3，直到可调堵头3的端面碰触到堵头垫块11的端面为止；需要将保温套管8轻轻套在筒体9外侧，完成后装配成岩心夹持器301。

将装配好的岩心夹持器301放入探头线圈302中，再将流体温度控制系统306、自动围压控制系统307分别与固定堵头14的围压进出口202以及可调堵头3的围压进出口201相连；驱替压力控制系统305与固定堵头14的驱替压力进出口102以及可调堵头3的驱替压力进出口101相连。

这样，岩心夹持器中的围压和温度便由流体温度控制系统306、自动围压控制系统307来控制；样品管7中的驱替流体压力由驱替压力控制系统305控制。

其中，核磁共振模块308分别与探头线圈302、梯度303、磁体304相连。

综上所述，本发明中提供的一种岩心夹持器，通过使用工程塑料做主体，凭借其无核磁信号、易于加工、耐高温、抗腐蚀性好等优势，排除夹持器本身对磁场的干扰以及其基底信号对测量结果的影响；在围压腔内形成螺旋通道，在堵头端面刻有环形刻槽，使得所述岩心夹持器能更加真实的模拟地下环境；为了防止样品中的碎屑堵塞堵头中的通道，样品与堵头之间放置过滤网；为了防止温度的干扰，在筒体和核磁共振线圈之间增加真空的杜瓦管套。

本发明中提供的一种岩心夹持器，可用于岩心、煤样以及天然沉积层样品在高温或者低温状态下的高压驱替核磁共振成像检测实验，且完全避免了以往高温高压状态下岩心夹持器的温度变化对核磁共振探头线圈产生的严重干扰，更加有利于模拟地层条件下测量样品的物性参数

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种岩心夹持器，其特征在于，该岩心夹持器包括：筒体、样品管、固定堵头、可调堵头、保温套管、顶端密封盖，其中，

筒体内有由上阶部和下阶部形成的围压腔，围压腔内放置样品管，筒体外侧套有保温套管；其中，筒体底端的下阶部有螺纹，与固定堵头的螺纹相配合，将筒体底端密封，筒体顶端的上阶部有螺纹，与顶端密封盖和可调堵头相互配合，将筒体顶部密封；

样品管，置于筒体的围压腔内，用于放置实验样品，外壁有螺旋槽，与筒体内壁贴合后，在围压腔内有形成用于驱替流体通过的螺旋通道；

固定堵头，通过螺纹与筒体顶端的上阶部的螺纹紧密连接，将筒体底部密封；内部有用于驱替流体流通的驱替流体通道和用于围压流体通过的围压流体通道；其中，驱替流体通道的一端是驱替压力进出口，另一端在样品管内；围压流体通道的一端是围压进出口，另一端在围压腔内；

顶端密封盖中心环空，通过外侧螺纹与筒体紧密连接，卡在上阶部的突起处，通过中心环空处的内侧螺纹与可调堵头紧密连接，将筒体顶端密封；

可调堵头穿过顶端密封盖中心环空，通过螺纹与顶端密封盖的内侧螺纹紧密结合，使筒体顶部密封；内部有用于驱替流体流通的驱替流体通道和用于围压流体通过的围压流体通道；其中，驱替流体通道的一端是驱替压力进出口，另一端在样品管内；围压流体通道的一端是围压进出口，另一端在围压腔内；

保温套管，由真空杜瓦管套构成，套在筒体外侧，与筒体紧密结合。

2.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述固定堵头的端面上有与驱替流体通道连通的环形刻槽。

3.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述可调堵头的端面上刻有与驱替流体通道连通的环形刻槽。

4.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述岩心夹持器进一步包括：多组堵头垫片；其中，

所述堵头垫片，用于放置在可调堵头与样品之间以及固定堵头与样品之间，中心有与可调堵头、固定堵头的驱替流体通道相重合的中心通道；堵头端片两个端面上都有与所述中心通道连通的环形刻槽。

5.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述岩心夹持器进一步包括：

过滤网，放置在堵头垫片靠近样品的一侧，用于防止样品碎屑堵塞驱替流体通道。

6.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述可调堵头顶部有螺纹，通过顶部螺纹旋进顶端密封盖的中心环空后；所述可调堵头能在顶端密封盖的中心环空内滑动，调整可调堵头进入样品管的深度。

7.根据权利要求2～6任一项所述的岩心夹持器，其特征在于，所述岩心夹持器各部件的结合部位使用o型密封圈进行密封。

8.根据权利要求7所述的岩心夹持器，其特征在于，所述岩心夹持器的筒体、固定堵头、顶端密封盖、可调堵头、堵头垫片、过滤网使用工程塑料制成；所述样品管由全氟塑料或者全氟橡胶制成。

9.根据权利要求8所述的岩心夹持器，其特征在于，所述工程塑料由聚酰亚胺和碳纤维按一定比例混合制成。

10.根据权利要求9所述的岩心夹持器，其特征在于，所述工程塑料由70％的聚酰亚胺和30％的碳纤维混合制成。

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