CN103528932A - 一种多功能径向夹持器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能径向夹持器，属油气层保护与伤害评价测试仪器技术领域。它由左端盖、夹持器筒体、加热套、活塞、右端盖、夹持器支座等构成，夹持器筒体的两端分别装有左端盖和右端盖，夹持器筒体的外表面上装有加热套和温度传感器，夹持器筒体内装有活塞，左端盖的左侧固装有泥浆进口管道和泥浆出口管道，夹持器筒体通过夹持器转轴活动放置在夹持器支座的U型槽中。该多功能径向夹持器采用活塞和平面密封垫组合的形式对实验岩心加载模拟地应力，能有效阻止渗透率测试或泥浆污染时流体在岩心端面流动，改变了传统夹持器采用园形橡胶套加围压的方式。改变了原来对岩心端面进行污染损害的方法及对岩心进行轴向渗透率测试及评价的手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟油气储层条件下开展研究评价实验的多功能径向夹持器，属油气层保护与伤害评价测试仪器技术领域。
背景技术
测量岩心渗透率是地质勘探与开发、保护油层研究、煤储层研究等试验研究中既重要又非常广泛的一项工作。岩心夹持器是测定渗透率的一种必不可少的工具，目前模拟评价油层气、煤层气储量及钻井过程中钻井液完井液对储层伤害程度的评价试验都要用到岩心夹持器，该夹持器是基于在一维围压条件下的渗透率测试或一维围压和轴压条件下的渗透率测试，以及用于模拟钻井的入井流体损害和测量岩心受入井流体损害深度和程度的储层损害评价装置动滤失夹持器，主要型式有哈斯勒型岩心夹持器、三轴向岩心夹持器、带测压孔的岩心夹持器、动滤失岩心夹持器、真三轴应力夹持器以及用于声速、电阻率、X射线CT扫描和核磁共振等特殊用途的特殊岩心夹持器，其实验岩心均为园柱状实心样品，损害方式为岩心端面损害，采用轴向流动方式测试岩心的渗透率，规格一般为岩心直径: 25～50mm、岩心长度: 25～600mm，也有根据用户特定要求提供其它尺寸和规格的岩心夹持器。但现有的岩心夹持器都未能准确地模拟出钻井过程中地层流体真实的流动方向以及钻进过程对地层的伤害形式。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于模拟油气储层条件下开展评价实验，采用全直径岩心模拟地层径向流动实验以及模拟水平井大位移井在欠平衡、正压差、平衡钻井等过程中的动态污染，科学真实地模拟地层条件下储层渗透率的变化规律，通过多点压力采集并测定岩心在污染前后的梯度渗透率和渗透率恢复值，实现模拟储层污染过程和渗流测试过程一体化。且操作灵活，方便实用，安全可靠的多功能径向夹持器。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：
该多功能径向夹持器由泥浆出口管道、泥浆进口管道、左端盖、夹持器筒体、加热套、活塞、右端盖、夹持器支座、夹持器转轴、转轴固定销构成，其特征在于：夹持器筒体的左右两端分别通过固定螺钉装有左端盖和右端盖，并通过O型圈与夹持器筒体密封；夹持器筒体的外表面上装有加热套和温度传感器，夹持器筒体内装有活塞，左端盖的右侧和活塞的左侧嵌入有密封垫；左端盖的左侧固装有泥浆出口管道，泥浆进口管道固装在泥浆出口管道的中心并与泥浆出口管道形成双层套管结构；夹持器筒体通过夹持器转轴活动放置在夹持器支座的U型槽中，夹持器转轴通过转轴固定销固定在夹持器支座上。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
该多功能径向夹持器采用活塞和平面密封垫组合的形式对实验岩心加载模拟地应力，能有效阻止渗透率测试或泥浆污染时流体在岩心端面流动，改变了传统夹持器采用园形橡胶套加围压的方式；泥浆在实验岩心的内径面进行污染，与钻井过程类似，改变了原来对岩心端面进行污染损害的方法；岩心渗透率测试的方向为岩心的直径方向，改变了原来对岩心进行轴向渗透率测试及评价的手段；在径向上采用多测点采集压力数据的形式，开展岩心梯度渗透率以及渗透率恢复值的测试，评价钻井完井液对储层损害的程度和深度。
多功能径向夹持器可用于测量地层或模拟岩心在应力条件下的渗透率变化；用于开展流体流动特性及储层钻井液动态污染前后的渗流变化规律研究；完成模拟欠平衡、正压差、平衡钻井过程中的泥浆加压注入、储层污染；用于开展直井、水平井及位移井的储层损害程度、预防措施及油气层储量评估的研究。
附图说明
图1为一种多功能径向夹持器的剖面结构示意图；
图2为一种多功能径向夹持器的俯视结构示意图。
图中：1、泥浆出口管道，2、泥浆进口管道，3、左端盖，4、固定螺钉，5、O型圈，6、夹持器筒体，7、加热套，8、岩心，9、密封垫，10、活塞O型圈，11、活塞，12、右端盖，13、夹持器支座，14、夹持器转轴，15、转轴固定销，16、测压点一，17、测压点四，18、测压点三，19、测压点二，20、流体注入排气端，21、轴压加压端。
具体实施方式
该多功能径向夹持器由泥浆出口管道1、泥浆进口管道2、左端盖3、夹持器筒体6、加热套7、活塞11、右端盖12、夹持器支座13、夹持器转轴14、转轴固定销15构成，夹持器筒体6的左右两端分别通过固定螺钉4装有左端盖3和右端盖12，左端盖3和右端盖12通过O型圈5与夹持器筒体6进行密封。夹持器筒体6的外表面上装有加热套7和温度传感器，夹持器筒体6内装有活塞11，左端盖3的右侧和活塞11的左侧嵌入有密封垫9。左端盖3的左侧固装有泥浆出口管道1，泥浆进口管道2固装在泥浆出口管道1的中心并与泥浆出口管道1形成双层套管结构，长度可以根据岩心8的长度进行调节。夹持器筒体6通过夹持器转轴14活动放置在夹持器支座13的U型槽中，夹持器筒体6通过夹持器转轴14能在夹持器支座13上旋转成水平或垂直状态，便于开展模拟水平井或垂直井的钻井完井液损害室内评价。夹持器转轴14通过转轴固定销15固定在夹持器支座13上（参见附图1～2）。
该多功能径向夹持器的工作过程如下：
实验样品采用全直径岩心8，直径为90～110mm，在岩心8中心钻一个直径为32mm的园孔，模拟裸井眼，形成岩心内径面；将实验岩心8安装在夹持器筒体6内的左端盖3和活塞11之间，通过轴压加压端21注入液压油或水推动活塞压紧实验用的岩心8，岩心8与夹持器筒体6的左端盖3和活塞11通过密封垫9密封。将泥浆进口管道2安装在岩心8的中心园孔内，泥浆进口管道2与活塞端面距离为10mm；在左端盖3与岩心8接触的平面上沿直径方向按一定距离开制有测压点二19和测压点三18，与测压点一16（即流体注入端）及测压点四17（即流体出口端）组成四个压力梯度测量点。
模拟钻井过程时，高压泥浆通过泥浆进口管道2注入到活塞11的端面并通过岩心8内径面返流至泥浆收集器，完成对岩心8内径面的动态污染，损害过程中形成的滤液通过测压点一16（即流体注入端）流出并计量。
测试岩心8的径向渗透率时，通过夹持器筒体6上的测压点一16（即流体注入端）注入模拟地层水或煤油，并通过流体注入排气端20排出岩心8与夹持器筒体6之间的空气，模拟地层水或煤油在压差作用下从岩心8的外径面渗透进入到内径面并通过测压点四17（即流体出口端）流出进入计量系统。运用达西定律计算岩心受泥浆污染前后的径向渗透率、径向梯度渗透率及渗透率恢复值。
以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。
Claims (1)
1.一种多功能径向夹持器，它由泥浆出口管道（1）、泥浆进口管道（2）、左端盖（3）、夹持器筒体（6）、加热套（7）、活塞（11）、右端盖（12）、夹持器支座（13）、夹持器转轴（14）、转轴固定销（15）构成，其特征在于：夹持器筒体（6）的左右两端分别通过固定螺钉（4）装有左端盖（3）和右端盖（12），并通过O型圈（5）与夹持器筒体（6）密封；夹持器筒体（6）的外表面上装有加热套（7）和温度传感器，夹持器筒体（6）内装有活塞（11），左端盖（3）的右侧和活塞（11）的左侧嵌入有密封垫（9）；左端盖（3）的左侧固装有泥浆出口管道（1），泥浆进口管道（2）固装在泥浆出口管道（1）的中心并与泥浆出口管道（1）形成双层套管结构；夹持器筒体（6）通过夹持器转轴（14）活动放置在夹持器支座（13）的U型槽中，夹持器转轴（14）通过转轴固定销（15）固定在夹持器支座（13）上。
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