CN104897711B - 岩心夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩心夹持器，包括：非金属耐高压的筒体；岩心组件，设在筒体内；左、右芯轴端座组件，分别设在筒体的左端和右端，且与岩心组件的左端和右端连接；筒体、岩心组件及左、右芯轴端座组件形成筒体内的环压腔；和左、右连接套，左连接套用于筒体的左端与左芯轴端座组件之间的连接，右连接套用于筒体的右端与右芯轴端座组件之间的连接。该岩心夹持器不容易出现泄漏、耐压更高、能更好地满足测试实验要求从而更有利于油气勘探与开发的岩心夹持器。

Description

岩心夹持器

技术领域

本发明涉及油气勘探与开发领域，具体涉及一种岩心夹持器。

背景技术

核磁共振技术在石油勘探开发中的应用主要集中在储层结构研究分析评价、油气藏岩石中流体分布特征、渗流机理研究等，利用核磁共振技术可视化地开展这些研究工作。若要在高温、高压条件下进行，就必须开发设计专门用于石油勘探开发研究的核磁共振岩心夹持器。岩心夹持器是用来模拟地层高温、高压条件下的岩心实验装置。岩心核磁共振实验是将含有油、水的岩心放入到静磁场射频线圈中，岩心放入到射频线圈中周围不能有金属材料包围，否则金属材料会屏蔽发射激发岩心核磁共振信号的RF脉冲。另外任何含有铁磁物质的材料也不能放入到静磁场中。

目前，核磁共振岩心夹持器装置主要有两种类型：一是有射频线圈(探头)嵌入到岩心夹持器内；二是无射频线圈(探头)嵌入到岩心夹持器内。从效果看，第一种类型岩心夹持器在使用过程中，射频线圈处于高温、高压状态下，其射频线圈参数共振频率会产生漂移，需经常调节共振频率参数，影响实验结果的稳定性。其次，由于密封端盖采用氟塑料，在密封端盖上的环压进油管与卸油管、驱替进油管与出油管的密封处，当环压升高时会产生压力泄漏。第二种类型岩心夹持器在使用过程中，由于总体采用的是聚酰亚氨或聚酰亚氨和碳纤维按一定比例混合而成的工程塑料，所以夹持器筒体与两端封头或堵头的密封处以及封头或堵头上的围压进出口与驱替进出口密封处，当围压升高时会产生压力泄漏。总的来说，现有岩心夹持器耐压较低，不能满足模拟地层致密油藏温度与压力测试实验的要求。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是，提供一种不容易出现泄漏、耐压更高、能更好地满足测试实验要求从而更有利于油气勘探与开发的岩心夹持器。

针对该问题的技术解决方案是，提供一种具有以下结构岩心夹持器，包括：

非金属耐高压的筒体；

岩心组件，设在筒体内；

左、右芯轴端座组件，分别设在筒体的左端和右端，且与岩心组件的左端和右端连接；

筒体、岩心组件及左、右芯轴端座组件形成筒体内的环压腔；和

左、右连接套，左连接套用于筒体的左端与左芯轴端座组件之间的连接，右连接套用于筒体的右端与右芯轴端座组件之间的连接。

筒体优选采用耐高温高压的聚醚酮材料制成。筒体优选为圆筒形形状。

与现有技术相比，本发明的岩心夹持器具有以下优点：通过左右连接套将筒体与左右芯轴端座组件连接起来，不仅能够承受高压，而且在围压升高时不容易出现压力泄漏，因而耐压更高。能更好地满足测试实验要求从而更有利于油气勘探与开发。

在一个实施例中，所述左芯轴端座组件包括：

左端座，其部分延伸到筒体内并通过环形凸台抵接在筒体的左端面；

左压套，用于左端座位于筒体外的部分与左连接套凸出筒体左端面的部分之间的连接；和

左芯轴，其一端与左端座连接，另一端与岩心组件的左端连接。在筒体内，左端座延伸到筒体内的部分上设有凹槽，凹槽上安装有O型密封圈以起到良好的密封作用。在筒体外，通过左端座、左压套和左端座上的环形凸台使得左端座与筒体的左端的连接处密封良好，不容易出现压力泄漏。另外，环形凸台的形状不限于环状，也可以是由按环形分布的多个凸台组成。

在一个优选的实施例中，所述岩心组件、左芯轴和左端座内设有第一通路，所述第一通路的一端延伸到岩心组件的岩心的一端，其另一端延伸到左端座位于左压套外侧的部分内并与左端座上的垂直于第一通路的流体出口连通。方便用于模拟地层流体压力。

在一个优选的实施例中，所述左端座上设有环压输入接口和环压输入通道，所述环压输入接口设在左端座的外端面上且与环压输入通道连通，所述环压输入通道与环压腔连通且环压输入通道的轴线平行于左芯轴的轴线设置。方便加载环压。

在一个实施例中，所述右芯轴端座组件包括：

右端座，其部分延伸到筒体内并通过环形凸台抵接在筒体的右端面；

右压套，用于右端座位于筒体外的部分与右连接套凸出筒体右端面的部分之间的连接；

右芯轴，其一端与岩心组件的右端连接，另一端连接有连接转换器；和

一端与驱动泵连接的输入管，其另一端穿过右端座与连接转换器连接。方便用于模拟地层流体压力。

在一个优选的实施例中，所述右芯轴和输入管内设有连通的第二通路，所述第二通路延伸至岩心组件的岩心的另一端。

在一个实施例中，所述右端座上处于右压套外、靠近外端面处设有排空口和环压口，所述排空口和环压口垂直于输入管设置，且输入管通过空心螺栓与右端座的外端面连接。通过空心螺栓来固定输入管，防止输入管转动。

在一个优选的实施例中，所述岩心组件与右芯轴的连接段处、右芯轴与连接转换器的连接段处均设有支撑架。支撑架用于支撑连接处，增加了连接处的强度，防止岩心组件以及右芯轴偏转。

在一个实施例中，所述岩心组件包括：岩心；左、右岩柱，分设在岩心的两端；左、右转接器，左转接器抵接在左岩柱的左端面，右转接器抵接在右岩柱的右端面；和连接保护套，套接在岩心、左岩柱、右岩柱、左转接器和右转接器上，用于在加载围压时保护岩心。岩柱和转换器的左右对称设置能够保证岩心处于中间位置。

在一个优选的实施例中，所述筒体的内表面连接有用于减少与岩心组件之间的摩擦的光滑的管件。

上述本发明的岩心夹持器具有以下有益效果：

1）本发明的岩心夹持器与核磁共振探头配合，适用于致密储层岩心高温、高压实验。

2）本发明的岩心夹持器能够承受45Mpa的环压、100℃的温度，能很好地满足测试实验要求从而更有利于油气勘探与开发。

3）本发明的岩心夹持器的筒体采用耐高温、耐高压的非金属材料制成，例2如由聚醚酮材料制成。由于筒体的左右两端位于磁体探头外部，故左右连接套、左右压套、左右端座和输入管均采用无磁材料制成，所以保证了岩心核磁共振信号不被屏蔽。也保证了岩心输入端、输出端等的安全使用。该夹持器不与核磁共振探头接触，故该夹持器的温度不会对探头线圈产生干扰。

4）本发明的岩心夹持器具有易装卸、无渗漏、耐用、耐酸等优点，可模拟地层致密油藏温度、压力，利用核磁共振设备在线动态开展致密储层岩心水驱油、CO₂驱油、CO₂吞吐核磁共振成像、T2谱实验研究、在线静态研究致密油藏岩心孔隙结构和物性参数。本发明的岩心夹持器在设计的温度、压力下连续反复使用，没有发生压力泄漏现象，保证了实验工作顺利完成。

附图说明

图1所示是本发明的岩心夹持器的一种具体实施例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示为本发明的岩心夹持器的一种具体实施例。在该实施例中，该岩心夹持器包括玻璃钢材料制成的筒体6、设在筒体6内的岩心组件、与岩心组件两端连接的左右芯轴端座组件和用于筒体6与左右芯轴端座组件的密封连接的左右连接套4和20。而且筒体6、岩心组件及左、右芯轴端座组件一起形成筒体6内的环压腔14。环压腔14承载加于岩心11上的环压。此外，筒体6的左右两端为阶梯状结构，并在阶梯状结构处设有外螺纹，分别用于与左右连接套4和20的内螺纹结构连接配合以实现良好的密封连接效果。另外，左右连接套4和20另一端通过内螺纹结构分别与左右芯轴端座组件中的左右压套3和21的外螺纹结构实现密封连接。

优选地，在筒体6内嵌入表面光滑的聚醚酮管件7，以利于岩心组件安装时在筒体6内的移动和安装完成后的定位。

在本实施例中，岩心组件包括岩心11、左右岩柱10与12、左右转接器8与15以及连接保护套13。其中，连接保护套16套接在岩心11、左岩柱10、右岩柱12、左转接器8和右转接器15上，用于在加载围压时保护岩心11。左右岩柱10和12对称分设在岩心11的两端，且均包括一个长岩柱和一个短岩柱。此处所述的长岩柱和短岩柱是两者相对而言。而左右转接器8和15中，左转接器8抵接在左岩柱10的左端面，右转接器15抵接在右岩柱12的右端面。

在本实施例中，左芯轴端座组件包括左端座2、左压套3和左芯轴5。其中，左端座2有一部分延伸到筒体6内，延伸进筒体6内的部分设有凹槽，凹槽内设有O型密封圈，因此左端座2与筒体6的连接处能密封良好。在筒体6外的部分通过环形凸台抵接在筒体6的左端面上。另外，左芯轴5，其一端与左端座2螺纹连接，另一端螺纹连接岩心组件的左转接器8。左压套3，用于左端座2位于筒体6外的部分与左连接套3凸出筒体6的左端面的部分之间的连接。

该左芯轴5、左端座2内设有第一通路9与岩心驱替出口端连接，所述第一通路9的一端延伸到岩心组件的岩心11的一端，其另一端延伸到左端座2位于左压套3外侧的部分内并与左端座2上的垂直于第一通路9的流体出口1连通。最后驱替液通过左端座2的流体出口1流出计量。

在本实施例中，该左端座2的端面设有环压接口27和温度及压力传感器接口28。环压接口27连通有环压输入通道，环压输入通道与环亚腔14连通。并且环压输入通道的轴线平行于左芯轴5的轴线设置。

在优选的实施例中，所述右芯轴端座组件包括右端座22、右压套21、右芯轴17和输入管19。其中：右端座22，其部分延伸到筒体6内并通过环形凸台抵接在筒体6的右端面。右压套21，用于右端座22位于筒体6外的部分与右连接套20凸出筒体6右端面的部分之间的连接。右芯轴17，其一端与岩心组件的右端螺纹连接，其另一端螺纹连接连接转换器18。另外，输入管19的一端与驱动泵连接，其另一端穿过右端座22与连接转换器18连接。而且输入管19通过空心螺栓24与右端座22连接。

在右芯轴17和输入管19内设有第二通路25，所述第二通路25延伸至岩心组件的岩心11的另一端。

该右端座22上设有环压口26和排空口23，环压口26外接环压泵且与环压腔14连通。

优选地，为了在加载环压时，岩心组件不容易发生转动或移动，在岩心组件与左芯轴5的连接段处的左转接器8、岩心组件与右芯轴17连接段处的右转接器15、右芯轴17与连接转换器18的连接段处均设有支撑架16。

在优选的实施例中，输入管19、左压套3、右压套21、左端座2和右端座22均采用无磁金属材料制成，在不干扰探头线圈工作的同时能提高本发明的耐高温高压的性能和使用寿命。而且位于岩心组件两端的左、右芯轴端座组件作为总成安装和拆卸均更方便、省时。

虽然已经结合具体实施例对本发明进行了描述，然而可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种岩心夹持器，包括：

非金属耐高压的筒体；

岩心组件，设在筒体内；

左、右芯轴端座组件，分别设在筒体的左端和右端，且与岩心组件的左端和右端连接；

筒体、岩心组件及左、右芯轴端座组件形成筒体内的环压腔；和

左、右连接套，左连接套用于筒体的左端与左芯轴端座组件之间的连接，右连接套用于筒体的右端与右芯轴端座组件之间的连接；

所述左芯轴端座组件包括：

左端座，其部分延伸到筒体内并通过环形凸台抵接在筒体的左端面；

左压套，用于左端座位于筒体外的部分与左连接套凸出筒体左端面的部分之间的连接；和

左芯轴，其一端与左端座连接，另一端与岩心组件的左端连接；

所述右芯轴端座组件包括：

右端座，其部分延伸到筒体内并通过环形凸台抵接在筒体的右端面；

右压套，用于右端座位于筒体外的部分与右连接套凸出筒体右端面的部分之间的连接；

右芯轴，其一端与岩心组件的右端连接，另一端连接有连接转换器；和

一端与驱动泵连接的输入管，其另一端穿过右端座与连接转换器连接；

所述筒体的长度使得筒体两端位于核磁共振设备的磁体探头外部；所述输入管、左压套、右压套、左端座和右端座均采用无磁金属材料制成。

2.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述岩心组件、左芯轴和左端座内设有第一通路，所述第一通路的一端延伸到岩心组件的岩心的一端，其另一端延伸到左端座位于左压套外侧的部分内并与左端座上的垂直于第一通路的流体出口连通。

3.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于，所述左端座上设有环压输入接口和环压输入通道，所述环压输入接口设在左端座的外端面上且与环压输入通道连通，所述环压输入通道与环压腔连通且环压输入通道的轴线平行于左芯轴的轴线设置。

4.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述右芯轴和输入管内设有连通的第二通路，所述第二通路延伸至岩心组件的岩心的另一端。

5.根据权利要求1或4所述的岩心夹持器，其特征在于，所述右端座上处于右压套外、靠近外端面处设有排空口和环压口，所述排空口和环压口垂直于输入管设置，且输入管通过空心螺栓与右端座的外端面连接。

6.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述岩心组件与右芯轴的连接段处、右芯轴与连接转换器的连接段处均设有支撑架。

7.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述岩心组件包括：

岩心；

左、右岩柱，分设在岩心的两端；

左、右转接器，左转接器抵接在左岩柱的左端面，右转接器抵接在右岩柱的右端面；和

连接保护套，套接在岩心、左岩柱、右岩柱、左转接器和右转接器上，用于在加载围压时保护岩心。

8.根据权利要求1或7所述的岩心夹持器，其特征在于，所述筒体的内表面连接有用于减少与岩心组件之间的摩擦的光滑的管件。