CN102778464A - 一种高温高压工业ct扫描系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温高压工业CT扫描系统，属高压检测于领域。本系统包括CT扫描装置、高压桶和进出油压及温度控制装置；在所述高压桶内安装有温度传感器和压力传感器，对仓内的温度和压力进行实时测量；在所述高压桶内对被测样品进行加温、加压；所述CT扫描装置完成对高压桶内的被测样品的X射线检测。本发明将工业CT扫描仪和高温、高压桶组成精密、高效的高温高压岩石物理测试系统，吸收了两种技术的优点；该系统可以模拟地下岩石的受压、高温环境，在高温、高压条件下对试样进行XT射线自动检测，并将检测结果以多幅立体或平面图像的形式，精细、直观地显示出来。它为石油勘探研究提供了有效的检测方法和检测手段。

Description

一种高温高压工业CT扫描系统

技术领域

本发明属于高压检测领域，具体涉及一种高温高压工业CT扫描系统，用于精密检测并记录加温、三维加压条件下的罐内被测样品的内部结构发生渐变和突变的过程和形态。

背景技术

现有技术中，工业CT是工业用计算机断层成像技术的简称，它能在对检测物体无损伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、细致、多层次、直观地展示被检测物体内部的结构、组成、材质及缺损状况，被誉为当今最佳无损检测技术。但是工业CT一般只能在常温、常压条件下对物体进行静态检测，无法在高温高压条件下对被测样品的变化情况进行检测。另外，常规CT扫描方式中是被测物体旋转，如果将常规CT扫描用于高压设备，则高设备上面的硬连接管道旋转是比较困难的。

众所周知，随着表层油气田的不断挖掘开采，浅层油气资源变得越来越少，人们开始把探索油气资源的目标瞄向了深层油气田。而要对深层油气田进行研究，就需要模拟地下深处的高温高压环境。通过检测含油岩石在不同压力和温度条件下物理特性的变化，可以对储油层的生成、变化和迁移等进行研究，其数据对油、气田的开发有着重要的指导意义。现有的高温高压超声波检测装置就是用来模拟这种环境的设备。

高温高压超声波检测装置主体部分是一个密封的高压桶。在仓内，被测样品被加温、加压。然后通过内置的超声波探头检测其在不同条件下物理特性的变化。因此通过该装置可以测出样品的各个阶段表现出的有别于常温低压环境下的特性。在石油勘探研究部门，要想真正认识油、气地层的岩石物理特征，它是一个必不可少的研究手段。

但是相对于工业CT技术，高温高压超声波检测装置的主要问题是不能清晰、准确、细致、多层次、直观地展示被检测物体内部的结构、组成、材质及缺损状况。由此，对样品的研究不够透彻。同时由于超声波检测是接触式检测，检测头和部分连线接头放置在高压桶内，在高温、高压条件下，探头、连线、接头等很容易发生故障。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种高温高压工业CT扫描系统，将工业CT技术和高温高压超声波检测技术融合在一起，吸收两种技术的优点，克服各自的缺点，具有更精密、高效的高温、高压岩石物理测试功能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高温高压工业CT扫描系统，包括CT扫描装置、高压桶和进出油压及温度控制装置。

在所述高压桶内安装有温度传感器和压力传感器，对高压桶内的温度和压力进行实时测量。

在所述高压桶内对被测样品进行加温、加压；所述CT扫描装置完成对高压桶内的被测样品的X射线检测。

所述系统采用全自动方式，通过计算机控制所述系统的加温、加压和检测过程。

所述CT扫描装置包括X射线发射板和X射线接收板；X射线发射板和X射线接收板分别安装在高压桶外的两侧，并相对设置，X射线发射板发出的射线穿过高压桶，再由X射线接收板接收。

在具体实施例中，所述系统采用下面的结构，包括旋转机械托架和步进电机；所述CT扫描装置安装在旋转机械托架上，所述高压桶悬挂安装在CT扫描装置的中央；X射线扫描时由步进电机带动旋转机械托架旋转，进而带动CT扫描装置进行旋转扫描，而高压桶始终处于静止状态。

在上面的结构中，计算机对进出油压及温度控制装置进行控制，进出油压及温度控制装置对高压桶内的油压和温度进行控制；安装在高压桶内的压力、温度传感器将高压桶内的压力、温度等信息传給计算机；计算机对X射线发射板进行控制，同时X射线接收板的数据传回计算机；计算机对步进电机进行控制，步进电机带动旋转机械托架旋转，进而带动X射线发射板和X射线接收板的旋转。

所述高压桶的外壳采用耐高温、高压的非金属材料制成。

一种所述系统的使用方法，所述方法包括以下步骤：

（1）将待测样品安装在高压桶内；

（2）设置测量点参数，包括测量点温度、压力及测量次数；

（3）启动加温、加压过程；

（4）对高压桶进行加温、加压；

（5）判断是否到达测量点，如果到达，则转入步骤（6），如果没有到达，则转入步骤（4）；

（6）暂停加温、加压，进行CT测量；

（7）将测量数减少一个；

（8）判断是否全部测量完毕，如果是，则转入步骤（9），如果否，则转入步骤（4）；

（9）处理和显示采集结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明在采用了增压、加温系统模拟地下高温、高压环境的同时，吸收了工业CT扫描系统分辨率高且直观的优点，可动态、精细显示被测物体在逐渐增压、增温的情况下，内部结构（包括缝隙、孔洞等）发生的渐变和突变过程。

（2）本系统能在高温、高压下对样品（如岩石等）进行CT扫描检测；能在对检测物体无损伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、细致、多层次、直观地展示被检测物体内部的结构、组成、材质及缺损状况。

（3）本系统检测时环境的最高温度可升至一百二十摄氏度。

（4）本系统检测时环境的最高压力可升至七十兆帕。

附图说明

图1  是本发明高温高压工业CT扫描系统实施例的结构框图。

图2  是本发明高温高压工业CT扫描系统的使用方法的步骤框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

一种高温高压工业CT扫描系统，包括CT扫描装置、高压桶和进出油压及温度控制装置。

在所述高压桶内安装有温度传感器和压力传感器，对高压桶内的温度和压力进行实时测量。

在所述高压桶内对被测样品进行加温、加压；所述CT扫描装置完成对高压桶内的被测样品的X射线检测。 

本发明采用全自动方式通过计算机和接口电路及相应的软件控制所述系统的加温、加压和检测过程。

所述CT扫描装置包括X射线发射板和X射线接收板；X射线发射板和X射线接收板分别安装在高压桶外的两侧，并相对设置；X射线发射板发出的射线穿过高压桶，再由X射线接收板接收。

在具体实施例中，本发明的系统采用悬挂式高温高压CT扫描系统。

悬挂式高温高压CT扫描系统，如图1所示，包括旋转机械托架和步进电机，CT扫描装置安装在旋转机械托架上，高压桶悬挂安装在旋转机械中央，X射线扫描时由步进电机带动旋转机械托架旋转，进而带动CT扫描装置进行旋转扫描（旋转的既可以是整个CT扫描装置也可以仅仅旋转X射线发射板和X射线接收板），而高压桶始终处于静止状态。

图1中，计算机对进出油压及温度控制装置进行控制，进出油压及温度控制装置对高压桶内的油压和温度进行控制；安装在高压桶内的压力、温度传感器将高压桶内的压力、温度等信息传給计算机；计算机对X射线发射板进行控制，同时X射线接收板的数据传回计算机；计算机对步进电机进行控制，步进电机带动旋转机械托架旋转，进而带动X射线发射板和X射线接收板的旋转。

对高压桶的外壳的要求是耐高温、高压，同时对X射线衰减小。高压桶的外壳一般采用耐高温、高压的非金属材料（如聚四氟乙烯）制造。外壳的耐压能力还与外壳材料的厚度有关。当厚度增加时，耐压能力增加，但对X射线的吸收相应增加。此时，可以通过增加X射线发射强度来解决。

本发明采用全自动方式通过计算机和接口电路及相应的软件控制加温、加压和检测过程。本系统的测量步骤如图2所示：

（1）将待测样品安装在高压桶内；

（2）设置测量点参数，包括测量点温度、压力及测量次数；

（3）启动加温、加压过程；

（4）对高压桶进行加温、加压；

（5）判断是否到达测量点，如果到达，则转入步骤（6），如果没有到达，则转入步骤（4）；

（6）暂停加温、加压，进行CT测量；

（7）将测量数减少一个；

（8）判断是否全部测量完毕，如果是，则转入步骤（9），如果否，则转入步骤（4）；

（9）处理和显示采集结果。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (7)

1.一种高温高压工业CT扫描系统，其特征在于：所述系统包括CT扫描装置、高压桶和进出油压及温度控制装置；

在所述高压桶内安装有温度传感器和压力传感器，对高压桶内的温度和压力进行实时测量；

在所述高压桶内对被测样品进行加温、加压；所述CT扫描装置完成对高压桶内的被测样品的X射线检测。

2.根据权利要求1所述的高温高压工业CT扫描系统，其特征在于：所述系统采用全自动方式，通过计算机控制加温、加压和检测过程。

3.根据权利要求2所述的高温高压工业CT扫描系统，其特征在于：所述CT扫描装置包括X射线发射板和X射线接收板； 

所述X射线发射板和X射线接收板分别安装在高压桶外的两侧，并相对设置；X射线发射板发出的射线穿过高压桶，再由X射线接收板接收。

4.根据权利要求3所述的高温高压工业CT扫描系统，其特征在于：所述系统包括旋转机械托架和步进电机；所述CT扫描装置安装在旋转机械托架上，所述高压桶悬挂安装在CT扫描装置的中央；X射线扫描时由步进电机带动旋转机械托架旋转，进而带动CT扫描装置进行旋转扫描，而高压桶始终处于静止状态。

5.根据权利要求4所述的高温高压工业CT扫描系统，其特征在于：计算机对进出油压及温度控制装置进行控制，进出油压及温度控制装置对高压桶内的油压和温度进行控制；安装在高压桶内的压力、温度传感器将高压桶内的压力、温度等信息传給计算机；计算机对X射线发射板进行控制，同时X射线接收板的数据传回计算机；计算机对步进电机进行控制，步进电机带动旋转机械托架旋转，进而带动X射线发射板和X射线接收板的旋转。

6.根据权利要求1至5任一所述的高温高压工业CT扫描系统，其特征在于：所述高压桶的外壳采用耐高温、高压的非金属材料制成。

7.一种权利要求1至5任一所述的高温高压工业CT扫描系统的使用方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

（1）将待测样品安装在高压桶内；

（2）设置测量点参数，包括测量点温度、压力及测量次数；

（3）启动加温、加压过程；

（4）对高压桶进行加温、加压；

（5）判断是否到达测量点，如果到达，则转入步骤（6），如果没有到达，则转入步骤（4）；

（6）暂停加温、加压，进行CT扫描测量；

（7）将测量数减少一个；

（8）判断是否全部测量完毕，如果是，则转入步骤（9），如果否，则转入步骤（4）；

（9）处理和显示采集结果。