CN105954495A

CN105954495A - 一种地层岩心夹持器

Info

Publication number: CN105954495A
Application number: CN201610386899.4A
Authority: CN
Inventors: 韩学辉; 许红; 李峰弼; 徐登辉
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China; Qingdao Institute of Marine Geology
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2036-06-03
Also published as: CN105954495B

Abstract

本发明提供一种地层压力岩心夹持器，包括夹持器筒体、胶套、胶套端塞、筒体封盖和密封组件，其中，夹持器筒体为中空结构，夹持器筒体的中心位置设有岩心样品；胶套端塞包括外端塞和内端塞；胶套与所述内端塞设于所述夹持器筒体的内部，胶套套设于岩心样品的外围；内端塞嵌于所述胶套的两端，并与岩心直接接触，内端塞与所述胶套配合可实现对岩心样品的密封包裹；另外，内端塞的两端均连有金属管线，所述金属管线的另一端与所述筒体堵头连接并伸出所述夹持器筒体；所述金属管线通过所述密封压帽固定。本发明提供地层压力岩心夹持器不仅可以满足对不同直径岩心施加静压的实验需求，且夹持器安装、拆卸方便。

Description

一种地层岩心夹持器

技术领域

本发明涉及一种岩心夹持器，尤其涉及一种可变径的地层压力岩心夹持器。

背景技术

为了在模拟地层压力条件下测量岩心的物理性质（声速、电阻率、孔隙度、渗透率、相对渗透率等），实验室常使用岩心夹持器来实现地层压力的施加。目前，从结构和功能上看，常用岩心夹持器以哈斯勒型岩心夹持器（仅施加围压）、三轴向岩心夹持器（施加真三轴、假三轴压力）两种类型为主。其中，哈斯勒型岩心夹持器最为广泛使用，其基本特点为：结构简单，通过有一定锥度的端塞和围压胶套保持良好的接触，围压承载能力强，部分拆卸该岩芯夹持器就可取出岩样。三轴向岩心夹持器以哈斯勒型岩心夹持器为基础，增加了轴向以及径向压力控制部分。这两类夹持器的局限性在于：使用时，需要对不同直径的岩心制作专用尺寸的夹持器来实现样品的有效加压。例如：需要对常见的直径为25.4mm（1英寸）、38.1mm（1.5英寸）、45mm、60mm、70mm、100mm等柱塞样品以及全直径样品分别制作相应规格的夹持器才能施加地层压力以完成各种物理性质的测量。因此，实验室不得不装配多种规格的岩心夹持器以满足使用需求，存在装置重复建设以及频繁安装、拆卸夹持器的弊端，有必要研发一种新型的可变径的地层压力岩心夹持器以满足实验测量的需要。

中国发明专利（201110184670.X：一种岩心夹持器）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筒；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；

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；

所述可调堵头的端面上刻有与驱替流体通过连通的环形刻槽。

上述发明公开的一种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，通过保温隔热结构，可以防止温度变化对磁体产生的干扰；但是在上述发明公开的一种岩心夹持器不能对不同直径的岩心进行各种物理性质的测量。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种地层压力岩心夹持器，可以利用其实现对多种直径的岩心施加地层压力。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：本发明提供一种地层压力岩心夹持器，包括夹持器筒体、胶套、胶套端塞、筒体封盖和密封组件，所述夹持器筒体为中空结构，所述夹持器筒体的中心位置设有岩心样品；

所述胶套端塞包括外端塞和内端塞；

所述胶套与所述内端塞设于所述夹持器筒体的内部，所述胶套套设于岩心样品的外围；

所述内端塞嵌于所述胶套的两端，并与岩心直接接触，所述内端塞与所述胶套配合可实现对岩心样品与夹持器腔体内流体的密封。

优选地，所述内端塞为胶套密封端塞，所述胶套密封端塞为中空结构。

优选地，所述外端塞为筒体堵头，所述筒体堵头为外凸形结构，且设于所述夹持器筒体的两端。

优选地，所述筒体堵头与所述夹持器筒体之间设有“O”型密封圈。

优选地，所述筒体封盖设于所述筒体堵头的两端，所述筒体封盖配合筒体堵头、胶套密封端塞与夹持器筒体通过螺纹连接，实现对夹持器筒体的密封。

优选地，所述密封组件包括密封压帽，所述密封压帽设于所述筒体封盖的两端，所述密封压帽的一端嵌入所述筒体封盖内。

优选地，所述胶套密封端塞的两端均与金属管线的一端连接，所述金属管线的另一端与所述筒体堵头连接并伸出所述夹持器筒体；所述金属管线通过所述密封压帽固定。

优选地，所述金属管线在所述夹持器筒体内的部分长度为弹簧装，具有一定伸缩性，可保证岩心各个方向均匀受压。

优选地，所述夹持器筒体的一侧设有进液口，所述进液口与增压泵连接施加地层压力。

优选地，所述夹持器筒体、胶套、胶套密封端塞、筒体堵头、筒体封盖和密封压帽同轴布置。

与现有技术相对比，本发明产生的有益效果是：

（1）本发明提供的地层压力岩心夹持器采用双端塞系统，即外端塞和内端塞，外端塞为夹持器的筒体堵头，实现了夹持器与外部环境的密封；内端塞为胶套密封端塞，与岩心直接接触，实现了测试样品与夹持器腔内流体的密封；双端塞协同使用确保泵如气体或液体对岩心施加地层压力；另外，根据岩心样品的尺寸更换内端塞和胶套可实现变径功能，满足了对不同直径岩心施加静压的实验需求；

（2）本发明提供的地层压力岩心夹持器采用开放式的组件装卸设计，通过松脱夹持器一侧的外端塞组件可将内端塞、胶套和岩心拉出夹持器，在完全开放的情况下进行内端塞、岩心样品与胶套的拆卸和更换，操作简单，易于实现；

（3）对于过小的以至于无法取得直径大于1英寸的均质样品，本发明提供的地层压力岩心夹持器只要能够制备到柱塞样，就能够通过改变内端塞和胶套的尺寸实现一些物理性质的测量，对取全物理参数非常重要。

附图说明

图1是本发明提供的地层压力岩心夹持器的结构示意图；

在附图中，1：岩心样品；2：胶套；3：胶套密封端塞；4：“O”型密封圈；5：筒体堵头；6：筒体封盖；7：密封压帽；8：金属管线；9：进液口；10：夹持器筒体。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细的阐述。

参图1所示，图1是本发明提供的地层压力岩心夹持器的结构示意图。本发明提供的地层压力岩心夹持器包括岩心样品1、胶套2、内端塞、外端塞、“O”型密封圈4、筒体封盖6、密封压帽7、金属管线8、进液口9和夹持器筒体10；其中内端塞为胶套密封端塞3，外端塞为筒体堵头5。

其中，夹持器筒体10为中空结构，夹持器筒体10的中心位置设有岩心样品1；胶套2和胶套密封端塞3设于夹持器筒体10 的内部，胶套2套设与岩心样品1的外围；胶套密封端塞3为中空结构且嵌于胶套2的两端，并与岩心样品1直接接触，胶套密封端塞3与胶套2配合可实现对岩心样品1与夹持器腔体内流体的密封。筒体堵头5为外凸形结构，且设于夹持器筒体10的两端；筒体堵头5与夹持器筒体10之间设有“O”型密封圈4；筒体封盖6设于筒体堵头5的两端，筒体封盖6配合筒体堵头5、胶套密封端塞3与夹持器筒体10通过螺纹连接，实现对夹持器筒体10 的密封。

密封压帽7设于筒体封盖6的两端，且密封压帽7的一端嵌入筒体封盖6内；胶套密封端塞3的两端均连有金属管线8，金属管线8的另一端与筒体堵头5连接并伸出夹持器筒体10；金属管线8通过密封压帽7固定；金属管线8在夹持器筒体10内的部分长度为弹簧装，具有一定伸缩性，可保证岩心各个方向均匀受压。

夹持器筒体10的一侧设有进液口9，进液口9与增压泵连接施加地层压力；夹持器筒体10、胶套2、胶套密封端塞3、筒体堵头5、筒体封盖6和密封压帽7为同轴布置。

采用本发明提供的地层压力岩心夹持器对多种直径的岩心施加地层压力，首先将岩心样品1放置在胶套2的内部，再按照附图1所示的结构进行连接。与进液口9连接的增压泵施加压力时，胶套2向中心位置发生变形，对岩心样品1施加径向压力，同时金属管线8也产生变形，胶套2两端的胶套密封端塞3沿轴向方向移动，对岩心样品1施加轴向压力。由于整个的施压过程处于同一压力体系之下，为静压状态，与实际地层受压方式更为接近，满足了对不同直径岩心施加静压的实验需求。

本发明提供的地层压力岩心夹持器采用双端塞系统，即外端塞和内端塞，外端塞为夹持器的筒体堵头，实现了夹持器与外部环境的密封；内端塞为胶套密封端塞，与岩心直接接触，实现了测试样品与夹持器腔内流体的密封；双端塞协同使用确保泵如气体或液体对岩心施加地层压力；另外，根据岩心样品的尺寸更换内端塞和胶套可实现变径功能；另外，本发明提供的地层压力岩心夹持器采用开放式的组件装卸设计，通过松脱夹持器一侧的外端塞组件可将内端塞、胶套和岩心拉出夹持器，在完全开放的情况下进行内端塞、岩心样品与胶套的拆卸和更换，操作简单，易于实现。

上文所述的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并不是用以限制本发明的保护范围，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种地层压力岩心夹持器，包括夹持器筒体、胶套、胶套端塞、筒体封盖和密封组件，其特征在于，

所述夹持器筒体为中空结构，所述夹持器筒体的中心位置设有岩心样品；

所述胶套端塞包括外端塞和内端塞；

所述内端塞嵌于所述胶套的两端，并与岩心直接接触，所述内端塞与所述胶套配合可实现对岩心样品的密封包裹。

2.如权利要求1所述的地层压力岩心夹持器，其特征在于，所述内端塞为胶套密封端塞，所述胶套密封端塞为中空结构。

3.如权利要求1所述的地层压力岩心夹持器，其特征在于，所述外端塞为筒体堵头，所述筒体堵头为外凸形结构，且设于所述夹持器筒体的两端。

4.如权利要求3所述的地层压力岩心夹持器，其特征在于，所述筒体堵头与所述夹持器筒体之间设有“O”型密封圈。

5.如权利要求1所述的地层压力岩心夹持器，其特征在于，所述筒体封盖设于所述筒体堵头的两端，所述筒体封盖配合筒体堵头、胶套密封端塞与夹持器筒体通过螺纹连接。

6.如权利要求1所述的地层压力岩心夹持器，其特征在于，所述密封组件包括密封压帽，所述密封压帽设于所述筒体封盖的两端，所述密封压帽的一端嵌入所述筒体封盖内。

7.如权利要求1所述的地层压力岩心夹持器，其特征在于，所述胶套密封端塞的两端均与金属管线的一端连接，所述金属管线的另一端与所述筒体堵头连接并伸出所述夹持器筒体；所述金属管线通过所述密封压帽固定。

8.如权利要求7所述的地层压力岩心夹持器，其特征在于，所述金属管线在所述夹持器筒体内的部分长度为弹簧装，具有伸缩性。

9.如权利要求1所述的地层压力岩心夹持器，其特征在于，所述夹持器筒体的一侧设有进液口，所述进液口与增压泵连接。

10.如权利要求1所述的地层压力岩心夹持器，其特征在于，所述夹持器筒体、胶套、胶套密封端塞、筒体堵头、筒体封盖和密封压帽同轴布置。