CN103495942A - 夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种夹持装置，用于夹持岩心，所述夹持装置包括：具有围压腔的围压筒；安装于所述围压腔内并用于收容所述岩心的岩心套筒，所述岩心套筒具有相对的第一端和第二端；所述第一端安装有第一堵头，所述第二端安装有第二堵头，所述岩心位于所述第一堵头和所述第二堵头之间；在所述第一堵头与所述岩心之间设置第一电极片，在所述第二堵头与所述岩心之间设置第二电极片，在所述第一电极片与所述岩心之间设置第一绝缘材料，在所述第二电极片与所述岩心之间设置第二绝缘材料。所述夹持装置通电时没有电流流过岩心，为实验室研究创造了仅向所述岩心施加电场而没有电流流经所述岩心的实验环境。
Description
技术领域
本发明涉及能源矿产领域，特别涉及一种夹持装置。
背景技术
在能源矿产领域，采收率是从油藏中能采出的石油量占地质储量的比率数，其为衡量能源矿产开发水平高低的一个重要指标。采收率的高低与许多因素有关，不但与储层岩性、物性、非均质性、流体性质等自然条件有关，也与开发油田时所采用驱动类型和使用的化学辅助、物理辅助等人工增产方式有关。
通电开发方式是物理辅助增产方式的一种。所述通电开发方式为在石油开采的注水驱替过程中，直接向含油地层内施加较大的电流，使地层中的石油向着电极移动，实现提高采收率。然而，由于现有的通电开发方式对电能的消耗量过大，导致石油开采的成本太高。为了降低通电开发方式的电能损耗，研究人员尝试仅对地层施加电场提高采收率。目前，实验室的研究人员对通电开发方式进行研究时，通过岩心夹持装置夹持岩心以模拟和维持岩心处于地下状态的压力。现有的岩心夹持装置能够实现向岩心通入电流，而无法实现仅向岩心施加电场而使岩心没有电流通过，因此无法针对仅向岩心施加电场而没有电流时的采收率进行研究。若不经实验室研究，直接在石油开发过程中采用向地层施加电场的方式，因没有试验数据支撑，一旦失败则面临巨大的经济损失。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够向岩心施加电场的夹持装置。
本发明提供一种夹持装置，用于夹持岩心，所述夹持装置包括：具有围压腔的围压筒；安装于所述围压腔内并用于收容所述岩心的岩心套筒，所述岩心套筒具有相对的第一端和第二端；所述第一端安装有第一堵头，所述第二端安装有第二堵头，所述岩心位于所述第一堵头和所述第二堵头之间；在所述第一堵头与所述岩心之间设置第一电极片，在所述第二堵头与所述岩心之间设置第二电极片，在所述第一电极片与所述岩心之间设置第一绝缘材料，在所述第二电极片与所述岩心之间设置第二绝缘材料。
优选地，所述第一绝缘材料包覆所述第一电极片，所述第二绝缘材料包覆所述第二电极片。
优选地，在所述第一电极片上设置有供流体流入所述岩心的进入孔，在所述第二电极片上设置有供流体流出所述岩心的排出孔。
优选地，所述进入孔设置在所述第一电极片的中心位置，所述排出孔设置在所述第二电极片的中心位置。
优选地，所述夹持装置安装有注入管和排出管，所述注入管贯穿所述第一堵头，通过所述注入管注入的流体能够通过所述进入孔流入所述岩心，所述排出管贯穿所述第二堵头，通过所述排出孔流出的流体能够通过所述排出管流出所述夹持装置。
优选地，所述第一绝缘材料对应所述注入管的位置至所述进入孔设置有第一入口导流槽，所述第二绝缘材料对应所述排出管的位置至所述排出孔设置有第一出口导流槽。
优选地，所述第一绝缘材料面对所述第二电极片的表面设置有为所述流体流入所述岩心导向的第二入口导流槽，所述第二绝缘材料面对所述第一电极片的表面设置有为所述流体流入所述排出孔的第二出口导流槽。
优选地，所述第二入口导流槽和所述第二出口导流槽的形状为同心圆和放射纹的组合。
优选地，所述围压筒包括具有所述围压腔的第一筒体和与所述第一筒体连接的第二筒体，所述第二筒体安装有向所述第一堵头施加向着所述第二端方向的力的第一紧固装置，所述第一筒体远离所述第二筒体的一端安装有向所述第二堵头施加向着所述第一端方向的力的第二紧固装置。
优选地，在所述岩心套筒和所述第二筒体之间设置有开口端绝缘芯。
优选地，所述第二筒体远离所述第一筒体的端面设置有绝缘盖板，所述第一紧固装置为贯穿所述绝缘盖板和所述开口端绝缘芯的锁紧螺栓，所述第一紧固装置与所述开口端绝缘芯螺纹连接，以实现通过转动所述第一紧固装置向所述第一堵头施力。
优选地，所述第一筒体远离所述第二筒体的一端具有贯通孔，所述贯通孔内设置有封闭端绝缘芯，所述第二紧固装置为贯穿所述封闭端绝缘芯的锁紧螺栓，所述第二紧固装置与所述封闭端绝缘芯螺纹连接，以实现通过转动所述第二紧固装置向所述第二堵头施力。
优选地，所述围压筒还包括套设在所述第二筒体上的第三筒体，所述第三筒体与所述第一筒体连接并向所述第二筒体施加防止所述第二筒体从所述第一筒体脱落的力。
优选地，所述绝缘材料具有防腐蚀性。
优选地，所述绝缘材料选自塑料或橡胶。
优选地，所述围压腔内设有绝缘油。
本发明实施方式提供的所述夹持装置，通过在电极片与岩心之间设置绝缘材料，使得当电极片通电时，可以藉由所述第一电极片和所述第二电极片向所述岩心施加电场，而没有电流流经所述岩心，从而为实验室研究创造了仅向所述岩心施加电场而没有电流流经所述岩心的实验条件。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的夹持装置的剖视图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施方式提供的夹持装置100用于夹持岩心10，所述夹持装置100包括：具有围压腔14的围压筒12，安装在所述围压筒12内的岩心套筒16，设置在所述岩心套筒16内的第一电极片18和第二电极片20。所述岩心10能够收容在所述岩心套筒16内，并处于所述第一电极片18和所述第二电极片20之间，可以藉由所述第一电极片18和所述第二电极片20向所述岩心10施加电场。
所述围压筒12用于收容和安装所述岩心套筒16，并通过在所述围压腔14内注入液体，以向岩心套筒16施加周向压力，以实现模拟所述岩心10处于地下时的压力状态。
所述围压筒12由不锈钢材料制成，使其具有较好的机械强度和耐腐蚀性，所述围压筒包括具有所述围压腔14的第一筒体22，与所述第一筒体22一端连接的第二筒体24，以及套设在所述第二筒体24上的第三筒体26。
所述第一筒体22具有连接所述第二筒体24的开口端30以及远离所述第二筒体24的封闭端32。所述岩心套筒16可以通过所述开口端30进入所述围压腔14，当然也可以通过所述开口端30取出所述岩心套筒16。
在所述封闭端32设置有围压腔进排液口28，可以通过所述围压腔进排液口28向所述围压腔14注入液体以增加对岩心套筒16的压力，或者通过所述围压腔进排液口28排出所述围压腔14内的液体。当然，所述围压腔进排液口28的位置并不限于设置在所述封闭端32，还可以在所述第一筒体22的侧壁上设置所述围压腔进排液口28，本领域技术人员在本发明技术精髓的启示下，还可能有其它的设计变更，但只要其功能和效果于本发明相同或相似均应涵盖于本发明保护范围内。
所述封闭端32的中心位置设置有贯通孔34，所述贯通孔34内设置有封闭端绝缘芯36。在所述贯通孔34靠近所述第一筒体22外表面的一端设置有封闭端堵头38，用于防止所述封闭端绝缘芯36脱落。在所述封闭端绝缘芯36与所述贯通孔34的孔壁之间设置有O形密封圈40，以防止所述围压腔14内的液体渗漏。
所述围压腔14内的液体用于向所述岩心套筒16施加压力。所述液体可以为水或绝缘油，在本实施方式中，所述液体为绝缘油，如此可以实现在所述第一电极片18或所述第二电极片20出现电能泄露时，不会藉由所述围压腔14内的液体传导给所述围压筒12，如此提升了所述夹持装置100的使用安全性。
所述第二筒体24与所述第一筒体22的开口端30螺纹连接，并且在所述第二筒体24与所述第一筒体22之间设置O形密封圈40，以防止所述围压腔14内的液体沿着所述第一筒体22与所述第二筒体24之间的缝隙渗漏。所述第二筒体24的外表面具有周向凸起41。当所述第二筒体24与所述第一筒体22连接后，所述周向凸起41抵接在所述开口端30的端面31上，实现所述第二筒体24的位置定位。在所述第二筒体24远离所述第一筒体22的端面上设置有能够盖住所述第二筒体24的筒口的绝缘盖板42。
所述第三筒体26套设在所述第二筒体24上，并且所述第三筒体26与所述第一筒体22连接并向所述第二筒体24施加防止所述第二筒体24从所述第一筒体22脱落的力。在本实施方式中，所述第三筒体26与所述第一筒体22的外表面螺纹连接，当所述第三筒体26安装完成时，所述第三筒体26与所述周向凸起41背对所述第一筒体22的表面相抵接，进一步地，所述第三筒体26向所述周向凸起41施力，以防止所述第二筒体24从所述第一筒体22脱落。
所述岩心套筒16收容安装在所述围压腔14内，并且所述岩心套筒16内部收容所述岩心10。所述岩心套筒16采用柔性材料制成，在受到所述围压腔14内液体的压力之后，会将所述压力传递给所述岩心10，实现对所述岩心10模拟处于自然界状态时的周向压力状态。在本实施方式中，所述岩心套筒16的材料为橡胶，在具有较好的力传递特性之外，还具有较好的耐腐蚀性，由于橡胶为绝缘材料，使得所述岩心套筒16具有较好的安全性。
所述岩心套筒16具有相对的第一端44和第二端46，其中所述第一端44临近所述第二筒体24。在所述岩心套筒16的所述第一端44和所述第二端46分别安装有第一堵头48和第二堵头50，所述岩心10位于所述第一堵头48和所述第二堵头50之间。所述第一堵头48和所述第二堵头50会接受外部施加的压力并传递给所述岩心10，以对所述岩心10模拟处于自然界状态时的纵向压力。如此通过向所述岩心10施加周向压力和纵向压力，实现模拟所述岩心10处于自然界的状态，进而为进一步进行实验测试创造了环境基础。
所述第一堵头48和所述第二堵头50的材料具有耐腐蚀性和较佳的机械强度。二者的材料可以为绝缘材料，举例为树脂、橡胶、塑料或塑钢，也可以为非绝缘材料，举例为不锈钢或铜，或者惰性金属。在本实施方式中，所述第一堵头48和所述第二堵头50采用不锈钢制成。
在所述第一堵头48和所述第二堵头50安装入所述岩心套筒16之后，所述第一堵头48背对所述岩心10的端面与所述第一端44的端面平齐，所述第二堵头50背对所述岩心10的端面与所述第二端46的端面平齐。可以制备多个不同尺寸的所述第一堵头48和所述第二堵头50，以对应不同规格的所述岩心10。
分别在所述第一堵头48和所述第二堵头50与所述岩心套筒16的侧壁之间设置有O形密封圈40，以实现对所述岩心10的密封，防止所述围压腔14内的液体进入所述岩心10，避免造成对实验的干扰。
在所述岩心套筒16与所述第二筒体24之间设置有开口端绝缘芯52，从而将所述岩心套筒16与所述围压筒12之间电性隔离，避免在所述第一电极片18和所述第二电极片20通电之后，致使所述围压筒12带电，实现本岩心夹持装置100的使用安全性较好。当然，若所述第一堵头48采用绝缘材料制成，则可以采用其他非绝缘的元件替换所述开口端绝缘芯52。在所述开口端绝缘芯52与所述第二筒体24之间设置有由不锈钢材料制成的开口端堵头54。
为了避免所述围压腔14内的液体渗出，分别在所述第二筒体24与所述开口端堵头54之间，在所述开口端堵头54与所述开口端绝缘芯52之间，在所述开口端绝缘芯52与所述第一堵头48之间，设置有O形密封圈40。
所述岩心夹持装置100还包括安装在所述第二筒体24上并向所述第一堵头48施加向着所述第二端46的力的第一紧固装置56，以及安装在所述第一筒体22上并向着所述第二堵头50施加向着所述第一端44的力的第二紧固装置58。
在本实施方式中，所述第一紧固装置56为一个锁紧螺栓，其贯穿所述绝缘盖板42和所述开口端绝缘芯52，并与所述第一堵头48相抵接。所述第一紧固装置56与所述开口端绝缘芯52相螺纹连接，使得所述第一紧固装置56具有相反的锁紧转动方向和释放转动方向，当所述第一紧固装置56向着所述锁紧转动方向转动时，会向所述第一堵头48施加向着所述第二端46的压力，并且该压力随着不断转动所述第一紧固装置56会逐渐增大，进一步的，该压力藉由所述第一堵头48传递给所述岩心10；对应的，当所述第一紧固装置56向着所述释放转动方向转动时，会减少对所述第一堵头48的压力，也可以拆卸下所述第一紧固装置56。
在本实施方式中，所述第二紧固装置58为一个锁紧螺栓，其贯穿所述封闭端绝缘芯36并与所述第二堵头50相抵接。所述第二紧固装置58与所述封闭端绝缘芯36相螺纹连接，使得所述第二紧固装置56也可以向所述第二堵头48施力，原理同前文所述第一紧固装置56与所述开口端绝缘芯52，限于篇幅不在重复描述。
在本实施方式中，藉由设置所述绝缘盖板42和所述开口端绝缘芯52使得所述第一紧固装置56不会与所述围压筒12直接接触；通过设置所述封闭端绝缘芯36，使得所述第二紧固装置58不会直接与所述围压筒12直接接触，当所述第一电极片18或所述第二电极片20出现漏电情况时，也不会使所述围压筒12带电，如此极大的提高了结构的使用安全性。
有效避免了当所述第一电极片18或所述第二电极片20漏电，导致所述第一紧固装置56或所述第二紧固装置58中一个或二个带电时，
在所述第一堵头48对应所述第一紧固装置56的位置，以及所述第二堵头50对应所述第二紧固装置58的位置，分别开设对应所述第一紧固装置56和第二紧固装置58的盲孔，以便于二者限位。进一步的，所述第一紧固装置56与所述第一堵头48的中心位置相对应，所述第二紧固装置58与所述第二堵头50的中心位置相对应，如此实现所述第一堵头48和所述第二堵头50对所述岩心10的施力较为均匀，利于实验测试。
所述第一电极片18和所述第二电极片20采用均金属制成，其中，所述第一电极片18设置在所述第一堵头48与所述岩心10之间，所述第二电极片20设置在所述第二堵头50与所述岩心10之间。在所述第一电极片18与所述岩心10之间设置第一绝缘材料19，在所述第二电极片20与所述岩心10之间设置第二绝缘材料21，如此实现当所述第一电极片18和所述第二电极片20通电时，能够对所述岩心10施加电场，由于所述第一电极片18和所述第二电极片20与岩心之间均设置了所述第一绝缘材料19和所述第二绝缘材料21，在二者通电之后，在所述第一电极片18和所述第二电极片20之间会形成电场而不会产生流经在所述岩心10的电流。
所述第一电极片18通过第一导线59与外部电源相电性连接，所述第二电极片20通过第二导线61与外部电源相电性连接。分别在所述第一导线59和所述第二导线61的表面包覆有绝缘套，以防止漏电。
在所述第一电极片18上设置有进入孔60，用于向所述岩心10注入测试流体时，从所述进入孔60流入所述岩心10。在本实施方式中，所述进入孔60设置在所述第一电极片18的中心位置，如此当所述测试流体流入所述岩心之后，可以均匀的分布至所述岩心的整体，如此可以提高测量结果的准确度。相应的，在所述第二电极片20上设置有排出孔62，所述测试流体流程所述岩心10后，从所述排出孔62流出。在本实施方式中，所述排出孔62设置在所述第二电极片20的中心位置，以利于所述岩心10内的所述测试流体可以整体均匀的排出，有利于提高测量结果的准确度。
所述夹持装置100安装有注入管64和排出管66。所述注入管64贯穿所述绝缘盖板42、所述开口端绝缘芯52和所述第一堵头48，通过所述注入管64注入的液体能够通过所述进入孔60进入所述岩心10。在本实施方式中，所述注入管64包括注水管68和注油管70。所述排出管66贯穿所述封闭端绝缘芯36和所述第二堵头50，通过所述出液孔66流出的所述测试流体能够通过所述排出管66流出所述夹持装置100。
为了避免注入的具有导电性的所述测试流体将所述第一电极片18或所述第二电极片20与所述岩心10导通而产生电流，所述第一绝缘材料19可以包覆整个所述第一电极片18，所述第二绝缘材料21可以包覆整个所述第二电极片20。进一步的，为了避免所述第一电极片18和所述第二电极片20被腐蚀，所述第一绝缘材料19和所述第二绝缘材料21可以具有耐腐蚀性，材料可以选自塑料或橡胶。
为了便于所述测试流体从所述注入管64出流入所述进入孔60，在所述第一电极片18的所述第一绝缘材料19表面对应所述注入管64的位置至所述进入孔60设置第一入口导流槽；同理，为了便于所述测试流体从所述排出孔62流至所述排出管66，在所述第二电极片20的所述第二绝缘材料21表面对应所述排出管66的位置至所述排出孔62设置有第一出口导流槽。进一步的，为了便于从所述进入孔60流入的所述测试流体能够更加均匀的分布至所述岩心10，在所述第一绝缘材料19面对所述第二电极片20的表面设置为所述测试流体流入所述岩心10导向的第二入口导流槽，所述第二入口导流槽的形状为同心圆和放射纹的组合，如此能够使得从所述进入孔60进入的所述测试流体更加均匀的流向所述岩心10的各个部分；为了便于所述测试流体从所述岩心10流出，在所述第二绝缘材料21面对所述第一电极片18的表面上设置有第二出口导流槽，所述第二出口导流槽的形状为同心圆和放射纹的组合，能够便于流经所述岩心10的所述测试流体均匀的流向所述排出孔62。
所述测试流体可以为水或油等液体，也可以为气体。当注入的所述测试流体为气体时，可以通过所述注油管70注入至所述岩心10。通过注入不同的所述测试流体，以研究施加在所述岩心10上的电场的变化，进一步研究采收率。
可以理解，在本发明精髓的启示下，本领域技术人员对如何向所述岩心10注入所述测试流体，还可能产生其它多种方案，如直接利用注入管贯穿电极片，或使注入管具有一定弧度而直接对应注入孔，同理排出管直接贯穿第二电极片，或排出管设置一定弧度而直接对应排出孔。因限于篇幅，不再进行列举更多的方案，但只要其实现的功能和效果与本发明相同或相似，均应该涵盖于本发明保护范围内。
本发明实施方式提供的所述夹持装置100，使得当通电时，可以藉由所述第一电极片18和所述第二电极片20向所述岩心10施加电场，由于分别在所述第一电极片18和所述第二电极片20与所述岩心10之间设置绝缘材料，实现而没有电流流经所述岩心10，从而为实验室研究创造了仅向所述岩心10施加电场而没有电流流经所述岩心10的实验条件。
在本发明的技术精髓启示下，本领域技术人员不需要进行创造性劳动便可以对所述夹持装置100的结构进行进一步的修改，然而只要其实现的功能和效果与本发明相同或相似，均应涵盖于本发明保护范围内。
Claims (13)
1.一种夹持装置，用于夹持岩心，其特征在于，所述夹持装置包括：
具有围压腔的围压筒；
安装于所述围压腔内并用于收容所述岩心的岩心套筒，所述岩心套筒具有相对的第一端和第二端；
所述第一端安装有第一堵头，所述第二端安装有第二堵头，所述岩心位于所述第一堵头和所述第二堵头之间；
在所述第一堵头与所述岩心之间设置第一电极片，在所述第二堵头与所述岩心之间设置第二电极片，在所述第一电极片与所述岩心之间设置第一绝缘材料，在所述第二电极片与所述岩心之间设置第二绝缘材料。
2.如权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：所述第一绝缘材料包覆所述第一电极片，所述第二绝缘材料包覆所述第二电极片。
3.如权利要求2所述的夹持装置，其特征在于：在所述第一电极片上设置有供流体流入所述岩心的进入孔，在所述第二电极片上设置有供流体流出所述岩心的排出孔。
4.如权利要求3所述的夹持装置，其特征在于：所述进入孔设置在所述第一电极片的中心位置，所述排出孔设置在所述第二电极片的中心位置。
5.如权利要求4所述的夹持装置，其特征在于：所述夹持装置安装有注入管和排出管，所述注入管贯穿所述第一堵头，通过所述注入管注入的流体能够通过所述进入孔流入所述岩心，所述排出管贯穿所述第二堵头，通过所述排出孔流出的流体能够通过所述排出管流出所述夹持装置。
6.如权利要求5所述的夹持装置，其特征在于：所述第一绝缘材料对应所述注入管的位置至所述进入孔设置有第一入口导流槽，所述第二绝缘材料对应所述排出管的位置至所述排出孔设置有第一出口导流槽。
7.如权利要求6所述的夹持装置，其特征在于：所述第一绝缘材料面对所述第二电极片的表面设置有为所述流体流入所述岩心导向的第二入口导流槽，所述第二绝缘材料面对所述第一电极片的表面设置有为所述流体流入所述排出孔的第二出口导流槽。
8.如权利要求7所述的夹持装置，其特征在于：所述第二入口导流槽和所述第二出口导流槽的形状为同心圆和放射纹的组合。
9.如权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：所述围压筒包括具有所述围压腔的第一筒体和与所述第一筒体连接的第二筒体，所述第二筒体安装有向所述第一堵头施加向着所述第二端方向的力的第一紧固装置，所述第一筒体远离所述第二筒体的一端安装有向所述第二堵头施加向着所述第一端方向的力的第二紧固装置。
10.如权利要求9所述的夹持装置，其特征在于：在所述岩心套筒和所述第二筒体之间设置有开口端绝缘芯。
11.如权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：所述绝缘材料具有防腐蚀性。
12.如权利要求11所述的夹持装置，其特征在于：所述绝缘材料选自塑料或橡胶。
13.如权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：所述围压腔内设有绝缘油。
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