CN107807219A - 一种岩心水化膨胀分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种岩心水化膨胀分析仪，包括底盖、承压盘、探杆、探杆活塞、注液器、加压活塞、压力表、位移表、阀门、位移调整模块、调零装置、加压手柄、储油器盖、储油器和杯体。本发明的岩心水化膨胀分析仪与现有技术相比有如下优点：该岩心水化膨胀分析仪可以在实验初始时在实验岩心上提供初始压力，降低实验初始阶段的系统误差，有效解决了实验初始阶段水化膨胀的不能分析的难题。该岩心水化膨胀分析仪通过液压传递，计算出了岩心的水化膨胀力，提供了一种简洁的测试水化膨胀力的方法。该岩心水化膨胀分析仪同时测定了岩心的膨胀位移量和水化膨胀力，仪器操作简便，体积较小，便于携带，结果准确。
Description
技术领域
本发明涉及钻井地层泥页岩检测仪器领域的一种分析测定岩心水化膨胀的岩心水化膨胀分析仪，特别适用于测定流体对岩心的水化膨胀力和岩心的水化膨胀高度。
背景技术
钻井所遇的地层75%是由泥页岩组成的，且90%的井壁失稳发生在泥页岩段，因此钻井流体对泥页岩抑制性能的影响评价方法非常重要。钻井液抑制性的室内评价方法比较多，日前常用的方法有页岩滚动回收率法、体积膨胀法、亚甲基兰比表面积法和高温高压膨胀法。目前，国内外用于钻井流体对岩心抑制性的评价装置主要为页岩膨胀仪，调研这部分仪器，存在两个主要问题：一是由于未给感应器增加初始压力，不能保证在膨胀开始阶段感应器与岩心完全接触；二是仪器大多测定的是膨胀位移，不能分析膨胀力。
2002年2月中石油勘探开发研究院李荣华等获得发明《智能膨胀仪》，专利公开号CN2478097。该发明由支架、液池、测量筒、夹持调节定位装置、传感器构成，支架由横梁、立柱、底座及底板组成，横梁安装在立柱上，立柱固定于底板上，液池放在位于底板上的底座的凹槽中，液池中安装有测量筒，活塞位于测量筒内，夹持调节定位装置安装在横梁上，传感器由夹持调节定位装置固定，传感器的一端与活塞接触，另一端与测量器连接。该仪器可以测定水化膨胀高度，但一方面不能确定实验开始传感器与岩心密切接触，另一方面不能检测膨胀力的大小。
2005年5月余维初等获得发明《非接触式高温高压智能膨胀仪》，专利公开号CN2700883。该发明克服了现有常温常压和高温高压膨胀仪不能真实和精确地描述井下条件粘土的膨胀情况，实验误差大，加入粘土抑制剂后对粘土的防膨胀效果不能预计的问题。但该发明仍然无法消除传感器与粘土的接触所带来的系统误差问题。
2008年9月曲英君等获得授权专利高温高压膨胀仪，专利公开号CN101261214。该发明解决了普通接触式膨胀仪检测精度不高、非接触式膨胀仪高温条件下无法工作的缺点，但不能检测膨胀力。
2009年12月长江水利委员会长江科学院朱洁兵等获得发明《全自动岩石膨胀力测试仪》，专利公开号CN201359541。该发明发明了专门的轴向力加载系统，提高了膨胀力测试成果准确性。但其缺陷包括：⑴该仪器采用弹簧加压，而弹簧疲劳程度对结果影响较大，由于无法判断何时需要更换弹簧，因此可能对结果产生严重影响；⑵无法测定岩心的膨胀高度。
2011年6月中石油钻井工程技术研究院孙金生等获得发明《一种新型智能高温高压膨胀仪》，专利公开号CN201852776U。该发明岩心压棒设置在岩心的顶端，岩心套设置在岩心压棒和岩心的两侧，岩心设置在岩心杯底盖的顶端，没有加压装置，也不能测定膨胀力。
2011年11月中国地质大学(武汉)聂良佐等人获得发明专利《一种膨胀仪》，专利公开号CN102230931A。该发明提供的膨胀仪可同时观测土样垂直向及水平向的膨胀变形，但无法测定膨胀力。
2014年11月三峡大学刘杰等获得发明《一种膨胀仪》，专利公开号CN203940823U。该膨胀仪适合待到野外工作，能快速检测到粗略的实验数据，精确度较高，但无法测定膨胀力。
2015年4月褚奇等获得授权的发明专利《一种带有自动加样系统的页岩膨胀仪》，专利公开号CN204269626U。该发明提供了一种带有自动加样系统的页岩膨胀仪，简化了操作步骤，降低了实验过程中人为因素造成的实验误差，但不能在实验初向感应器提供初始压力。
发明内容
针对上述诸多膨胀仪的不足之处，本发明提供一种岩心水化膨胀分析仪。该分析仪设计了加压装置，在实验开始前可以在感应器上增加初始压力，以降低仪器的系统误差；可以同时测定流体对岩心的水化膨胀力和岩心的水化膨胀高度。
本发明的技术方案是：
一种岩心水化膨胀分析仪，包括底盖1、承压盘2、探杆3、探杆活塞4、注液器5、加压活塞6、压力表7、位移表8、阀门10、位移调整模块12、加压手柄14、储油器盖15、储油器16和杯体18，其中：储油器16固定连接在杯体18上方的密封盖上，储油器16内部设有轴向贯通的储油腔和活塞腔，加压活塞6设置在上部的储油腔内并与储油腔构成轴向滑动密封配合；加压手柄14通过与储油器16上部储油器盖15螺纹连接的加压柱作用于加压活塞6上；杯体18顶部密封盖与其上方储油器16的活塞腔贯通；探杆活塞4置于储油器16和杯体18贯通的活塞腔内，且与活塞腔轴向滑动密封配合；探杆3和承压盘2向下依次连接于探杆活塞4的底部；底盖1密封连接于杯体18底部，底盖1上部设置样品杯，且样品杯与其上方的承压盘2构成挤压配合；位移表8和位移调整模块12设置在杯体18外部，且位移调整模块12与探杆活塞4构成联动配合；注液器5设置在杯体18外上部或者是储油器16外下部，注液器5通过流道与杯体18内环空连通；阀门10和压力表7设置在储油器16的储油腔外部，且与储油器16的储油腔连通。
上述方案进一步包括：
所述位移调整模块12上设置调整块，调整块与调零装置13和锁紧手柄B11构成定位配合。
所述位移表8通过锁紧手柄A9与位移调整模块12的调整块构成接触配合。
所述承压盘2外部设有导向套，导向套与底盖1构成连接。
在储油器16外下部还设置有排空阀17。
本发明的主要作用原理是建立在岩心水化后体积膨胀，对应岩心的体积会发生变化，亦因为体积的膨胀产生了膨胀力。
本发明的岩心水化膨胀分析仪与现有技术相比有如下优点：
1、该岩心水化膨胀分析仪可以在实验初始时在实验岩心上提供初始压力，降低实验初始阶段的系统误差，有效解决了实验初始阶段水化膨胀的不能分析的难题。
2、该岩心水化膨胀分析仪通过液压传递，计算出了岩心的水化膨胀力，提供了一种简洁的测试水化膨胀力的方法。
3、该岩心水化膨胀分析仪同时测定了岩心的膨胀位移量和水化膨胀力，仪器操作简便，体积较小，便于携带，结果准确。
附图及简要说明
图1为一种岩心水化膨胀分析仪的主视图；
图2是图1的侧视图。
图中：1底盖；2承压盘；3探杆；4探杆活塞；5注液器；6加压活塞；7压力表；8位移表；9锁紧手柄A；10阀门；11锁紧手柄B；12位移调整模块；13调零装置；14加压手柄；15储油器盖；16储油器；17排空阀；18杯体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施进行进一步的描述：
实施例1，一种岩心水化膨胀分析仪，包括底盖1、承压盘2、探杆3、探杆活塞4、注液器5、加压活塞6、压力表7、位移表8、阀门10、位移调整模块12、加压手柄14、储油器盖15、储油器16和杯体18，其中：储油器16固定连接在杯体18上方的密封盖上，储油器16内部设有轴向贯通的储油腔和活塞腔，加压活塞6设置在上部的储油腔内并与储油腔构成轴向滑动密封配合；加压手柄14通过与储油器16上部储油器盖15螺纹连接的加压柱作用于加压活塞6上；杯体18顶部密封盖与其上方储油器16的活塞腔贯通；探杆活塞4置于储油器16和杯体18贯通的活塞腔内，且与活塞腔轴向滑动密封配合；探杆3和承压盘2向下依次连接于探杆活塞4的底部；底盖1密封连接于杯体18底部，底盖1上部设置样品杯，且样品杯与其上方的承压盘2构成挤压配合；位移表8和位移调整模块12设置在杯体18外部，且位移调整模块12与探杆活塞4构成联动配合；注液器5设置在杯体18外上部或者是储油器16外下部，注液器5通过流道与杯体18内环空连通；阀门10和压力表7设置在储油器16的储油腔外部，且与储油器16的储油腔连通。
上述实施例进一步优化方案包括：
所述位移调整模块12上设置调整块，调整块与调零装置13和锁紧手柄B11构成定位配合。
所述位移表8通过锁紧手柄A9与位移调整模块12的调整块构成接触配合。
所述承压盘2外部设有导向套，导向套与底盖1构成连接。
在储油器16外下部还设置有排空阀17。
岩心水化膨胀分析仪的应用实验按以下步骤实现：
1：取出加压活塞6，向储油器16中加入液压油，通过阀门10、排空阀17排净空气，关闭两个阀门，然后将加压活塞6放入储油器16中依次旋上储油器盖15、加压手柄14。首次使用后，该步骤可省略。
2：称取一定经处理后量的岩屑放入底盖1上的样品槽中，在压力机上14MPa下压制10min备用。将带有被测岩心的底盖1连接到杯体18底部。
3：旋转加压手柄14调整到实验要求的液压，液压由压力表7直接读取。
4：调整调零装置13至位移调整模块12与位移表8刚刚接触，将锁紧手柄B11锁紧。
5：旋转位移表8指向“0”刻度线，将锁紧手柄A9锁紧。
6：将仪器放置于平坦的实验台上，将一定量的被测流体从注液器5缓缓倒入，注意观察压力表和位移表的变化情况，并按需求记录数据。
Claims (5)
1.一种岩心水化膨胀分析仪，包括底盖（1）、承压盘（2）、探杆（3）、探杆活塞（4）、注液器（5）、加压活塞（6）、压力表（7）、位移表（8）、阀门（10）、位移调整模块（12）、加压手柄（14）、储油器盖（15）、储油器（16）和杯体（18），其特征在于：储油器（16）固定连接在杯体（18）上方的密封盖上，储油器（16）内部设有轴向贯通的储油腔和活塞腔，加压活塞（6）设置在上部的储油腔内并与储油腔构成轴向滑动密封配合；加压手柄（14）通过与储油器（16）上部储油器盖（15）螺纹连接的加压柱作用于加压活塞（6）上；杯体（18）顶部密封盖与其上方储油器（16）的活塞腔贯通；探杆活塞（4）置于储油器（16）和杯体（18）贯通的活塞腔内，且与活塞腔轴向滑动密封配合；探杆（3）和承压盘（2）向下依次连接于探杆活塞（4）的底部；底盖（1）密封连接于杯体（18）底部，底盖（1）上部设置样品杯，且样品杯与其上方的承压盘（2）构成挤压配合；位移表（8）和位移调整模块（12）设置在杯体（18）外部，且位移调整模块（12）与探杆活塞（4）构成联动配合；注液器（5）设置在杯体（18）外上部或者是储油器（16）外下部，注液器（5）通过流道与杯体（18）内环空连通；阀门（10）和压力表（7）设置在储油器（16）的储油腔外部，且与储油器（16）的储油腔连通。
2.根据权利要求1所述的岩心水化膨胀分析仪，其特征在于：所述位移调整模块（12）上设置调整块，调整块与调零装置（13）和锁紧手柄B（11）构成定位配合。
3.根据权利要求2所述的岩心水化膨胀分析仪，其特征在于：所述位移表（8）通过锁紧手柄A（9）与位移调整模块（12）的调整块构成接触配合。
4.根据权利要求1、2或3所述的岩心水化膨胀分析仪，其特征在于：所述承压盘（2）外部设有导向套，导向套与底盖（1）构成连接。
5.根据权利要求4所述的岩心水化膨胀分析仪，其特征在于：在储油器（16）外下部还设置有排空阀（17）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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