CN107807224A - 一种多功能岩心夹持器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能岩心夹持器，包括筒体、端盖、短胶筒、长胶筒、底座，其特征在于：筒体与端盖、端盖与堵头均通过螺纹连接，两筒体通过螺栓连接相互端部的水平连接块构成并联体，并联体内部安装短胶筒，顶部装有空心塞，各空心塞通过管线互联；两筒体同时连接相互端部的水平连接块和竖直连接块构成串联体，串联体内部安装长胶筒，且筒体间通过螺栓连接有支撑板，筒体顶部装有封堵螺钉；筒体与端盖、支撑板之间均设有密封圈，筒体与弧形支架配合，弧形支架通过八角销钉与支撑杆上端相连，支撑杆下端通过螺栓与底座相连。本发明的岩心并联模式可模拟复杂地层情况，同时筒体串联或单独使用可分别对组合长岩心或短岩心进行夹持测量，功能多样。

Description

一种多功能岩心夹持器
技术领域
本发明涉及一种岩心油藏物理模拟试验装置，具体涉及一种多功能岩心夹持器。
背景技术
岩心夹持器是开发试验中运用较广泛的基础组件，主要是针对于石油和天然气的地质勘探及相关开发研究当中，通过对目标地层取岩心，在岩心夹持器中完成与岩心相关的渗透率、孔隙度和其它地层损害等相关试验，从而获得岩心及流体各项物性参数，进一步反映出地层的相关特性。岩心夹持器的目的性较为单一，主要是夹持、稳定岩心，控制各项模拟地层参数并形成密闭空间，完成各种模拟环境的试验并取得试验参数。
随着国内外石油开发的不断进行，油藏层间矛盾越来越突出，因为油藏地层各种岩性相互交杂，非均质性与各向异性影响突出，各层间物理特性差异较大。采用常规单岩心夹持来模拟油藏地层的注水、损害等相关试验不能很好地反应出介质在层与层之间的流动关系，可模拟性差，测量结果偏差大，这要求研制与夹层和非均质地层模拟相关的具有针对性的岩心夹持器。同时，常规岩心夹持器不能很好地兼顾并联岩心和组合长岩心的模拟测试工作，往往需要购置多台具有针对性的岩心夹持器开展工作，这会造成装置投入成本增加，某些实验装置闲置的情况。为此，有必要设计一种针对多种工况和实验条件的岩心夹持来满足上述需求。
发明内容
本发明创造的目的是为了解决上述问题，提出一种使用方便，可组装实现针对并联岩心、组合长岩心和短岩心测试的多功能岩性夹持器。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种多功能岩心夹持器，包括筒体、端盖、短胶筒、长胶筒、底座，其特征在于：筒体与端盖、端盖与堵头均通过螺纹连接，两筒体通过螺栓连接相互端部的水平连接块构成并联体，并联体内部安装短胶筒，顶部装有空心塞，各空心塞通过管线互联；两筒体同时连接相互端部的水平连接块和竖直连接块构成串联体，串联体内部安装长胶筒，且筒体间通过螺栓连接有支撑板，筒体顶部装有封堵螺钉；筒体与端盖、支撑板之间均设有密封圈，筒体与弧形支架配合，螺钉穿过定位孔与筒体底部定位槽配合，弧形支架小端嵌于支撑杆上端凹槽内，并通过八角销钉连接，支撑杆下端插入底座中部方形通槽内，并通过螺栓连接。
所述筒体两端面均设有密封槽，顶部等间距开有多个工形孔，底部开有油孔，下部两侧开有定位槽，中间腔体两端设有螺纹；筒体两端上、下位置设有竖直连接块，左、右位置设有水平连接块，相邻两水平连接块分别置于筒体中心水平面两侧且水平临近面重合，水平连接块伸出于筒体两端面之外，开孔轴线正好对应支撑板对称面。
所述端盖与筒体配合面的顶部设有楔形突台，楔形突台中部空心底端开设有内螺纹，端盖大端外围均布有装卸凹槽，大端内侧临近圆柱上开设有螺纹。
所述堵头中部开设有流道，小端与岩心试样端部配合，且端面开设有环形和柱形凹槽，大端外侧均布有多个装卸凹槽，大端内侧临近圆柱上开设有螺纹。
所述底座中部设有方形通槽，方形通槽的一侧挡板上开有方形口，另一侧均布有圆孔，其中圆孔高度和方形口高度一致。
所述支撑杆上端一侧开有圆柱孔，另一侧开有八角孔，下端方形块上开有圆柱孔。
所述短胶筒外侧设有多个空心柱，空心柱的数量、大小、位置与工形孔对应；短胶筒内部与空心柱位置对应处开有环形槽，两端设有楔形开口，楔形开口与楔形突台配合。
所述支撑板两端面均设有密封槽，周向外围对称设有定位块，定位块与竖直连接块配合，中间大孔与长胶筒配合，大孔周围开有若干流通孔。
所述弧形支架的弧度超过半圆，两侧开有定位孔，定位孔与筒体上的定位槽位置对应；弧形支架底部伸出部分开有八角孔。
所述八角螺钉为圆柱体和八角棱柱的组合，端部设有拉环，其中圆柱体截面内切于八角棱柱截面；八角螺钉的圆柱体部分与支撑杆上端圆柱孔配合，八角棱柱部分与支撑杆、弧形支架上的八角孔配合。
所述空心塞小端长管插入短胶筒顶部空心柱内部，两者过盈配合，致使空心柱扩张，充分填充筒体顶部工形孔下部，使该部位完全密封。
本发明的有益效果：
1.该多功能岩心夹持器采用了独特的筒体结构，顺利实现了筒体并联与串联的组合方式，根据实际需求还可增加筒体数量；筒体两端的竖直连接块和水平连接块是结构的关键，特别是水平连接块上下交替可贴合的设计让夹持器组合更加便利，同时夹持器可单独针对常规短岩心使用。
2.支撑板在筒体串联组合时可避免筒体间没设置连接间隙而出现相互干涉的情况，同时达到了密封要求；此外，支撑板还对内部长胶筒的支撑起至关重要的作用，避免长胶筒变形严重，支撑板中部设置的流通孔可让围压液形成联通，保证了长岩心所处工况围压条件一致。
3.八角螺钉用于连接弧形支架和支撑杆，实现了筒体并联时的倾角变化，可在水平、正负45°和正负90°这5个角度间变化，能更方便地模拟夹层和非均质地层内部流体因相对重力方向改变而产生的结果。
4.底座设计为多位置可调式，与筒体上的定位槽相配合，满足了筒体并联、串联，以及单独使用时的定位要求。
附图说明
图1为多功能岩心夹持器的并联装配立体示意图；
图2为多功能岩心夹持器的串联装配立体示意图；
图3为串联筒体的装配全剖示图；
图4为并联时单个筒体的装配全剖示图；
图5为短胶筒的立体示意图；
图6为支撑板的立体示意图；
图7为弧形支架的立体示意图；
图8为八角螺钉的立体示意图；
图中：1-筒体；2-端盖；3-堵头；4-底座；5-管线；6-弧形支架；7-八角销钉；8-支撑杆；9-支撑板；10-方形通槽；11-方形口；12-定位槽；13-水平连接块；14-竖直连接块；15-封堵螺钉；16-工形孔；17-长胶筒；18-油孔；19-空心塞；20-短胶筒；21-楔形突台；22-空心柱；23-环形槽；24-楔形开口；25-流通孔；26-定位孔；27-拉环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1-4所示，一种多功能岩心夹持器，包括筒体1、端盖2、短胶筒20、长胶筒17、底座4，其特征在于：筒体1与端盖2、端盖2与堵头3均通过螺纹连接，两筒体1通过螺栓连接相互端部的水平连接块13构成并联体，并联体内部安装短胶筒20，顶部装有空心塞19，各空心塞19通过管线5互联；两筒体1同时连接相互端部的水平连接块13和竖直连接块14构成串联体，串联体内部安装长胶筒17，且筒体1间通过螺栓连接有支撑板9，筒体1顶部装有封堵螺钉15；筒体1与端盖2、支撑板9之间均设有密封圈，筒体1与弧形支架6配合，螺钉穿过定位孔26与筒体1底部定位槽12配合，弧形支架6小端嵌于支撑杆8上端凹槽内，并通过八角销钉7连接，支撑杆8下端插入底座4中部方形通槽10内，并通过螺栓连接。
如图2和图3所示，所述筒体1两端面均设有密封槽，顶部等间距开有多个工形孔16，底部开有油孔18，下部两侧开有定位槽12，中间腔体两端设有螺纹；筒体1两端上、下位置设有竖直连接块14，左、右位置设有水平连接块13，相邻两水平连接块13分别置于筒体中心水平面两侧且水平临近面重合，水平连接块13伸出于筒体1两端面之外，开孔轴线正好对应支撑板9对称面。
如图4所示，所述端盖2与筒体1配合面的顶部设有楔形突台21，楔形突台21中部空心底端开设有内螺纹，端盖2大端外围均布有装卸凹槽，大端内侧临近圆柱上开设有螺纹。
如图4所示，所述堵头3中部开设有流道，小端与岩心试样端部配合，且端面开设有环形和柱形凹槽，大端外侧均布有多个装卸凹槽，大端内侧临近圆柱上开设有螺纹。
如图2所示，所述底座4中部设有方形通槽10，方形通槽10的一侧挡板上开有方形口11，另一侧均布有圆孔，其中圆孔高度和方形口11高度一致。
如图2所示，所述支撑杆8上端一侧开有圆柱孔，另一侧开有八角孔，下端方形块上开有圆柱孔。
如图4和图5所示，所述短胶筒20外侧设有多个空心柱22，空心柱22的数量、大小、位置与工形孔16对应；短胶筒20内部与空心柱22位置对应处开有环形槽23，两端设有楔形开口24，楔形开口24与楔形突台21配合。
如图3和图6所示，所述支撑板9两端面均设有密封槽，周向外围对称设有定位块，定位块与竖直连接块14配合，中间大孔与长胶筒17配合，大孔周围开有若干流通孔25。
如图2和图7所示，所述弧形支架6的弧度超过半圆，两侧开有定位孔26，定位孔26与筒体1上的定位槽14位置对应；弧形支架6底部伸出部分开有八角孔。
如图2和图8所示，所述八角螺钉7为圆柱体和八角棱柱的组合，端部设有拉环27，其中圆柱体截面内切于八角棱柱截面；八角螺钉7的圆柱体部分与支撑杆上端圆柱孔配合，八角棱柱部分与支撑杆、弧形支架上的八角孔配合。
如图4所示，所述空心塞19小端长管插入短胶筒20顶部空心柱22内部，两者过盈配合，致使空心柱22扩张，充分填充筒体1顶部工形孔16下部，使该部位完全密封。
具体实施例：
工况一，模拟夹层和非均质地层的情况：将各筒体1两端的水平连接块13通过螺栓连接，形成并联体，将并连体水平安装在调节好的下部支架上；并连体采用短胶筒20置于筒体1内部，向短胶筒20内部插入岩心，旋入端盖2和堵头3；并连体顶部装入空心塞19，各空心塞19由管线5连通，前端堵头3连接驱替介质流入管线，后端堵头3连接驱替介质流出管线，底部油孔18连接围压控制管线；试验开始时先从油孔18加入围压控制油液，使岩心夹紧，驱替介质由前端堵头3流入，经一段时间稳定后测量后端堵头3出口驱替介质流量，试验过程中驱替介质经短胶筒20的环形槽23流出，再通过顶部管线5实现相互传输；如果需要调节筒体1倾角，可勾住拉环27适当向外拉出各八角销钉7，旋转筒体1至合适位置再插入各八角螺钉7，实现定位；试验结束后，旋下两端堵头3，使用工具从筒体1一端顶出内部岩心。
工况二，针对长岩心或组合长岩心的情况：将支撑板9置于各筒体1之间，通过螺栓连接筒体1间的水平连接块13和竖直连接块14，形成串联体，将串联体水平安装在调节好的下部支架上；串联体采用长胶筒17置于筒体1内部，筒体1顶部各工形孔16均用封堵螺钉15堵住，可向长胶筒17中加入长岩心或由短岩心组成的长岩心，后续试验操作同并连体类似，此处不要通过八角螺钉7调节倾角。

Claims (11)

1.一种多功能岩心夹持器，包括筒体(1)、端盖(2)、短胶筒(20)、长胶筒(17)、底座(4)，其特征在于：筒体(1)与端盖(2)、端盖(2)与堵头(3)均通过螺纹连接，两筒体(1)通过螺栓连接相互端部的水平连接块(13)构成并联体，并联体内部安装短胶筒(20)，顶部装有空心塞(19)，各空心塞(19)通过管线(5)互联；两筒体(1)同时连接相互端部的水平连接块(13)和竖直连接块(14)构成串联体，串联体内部安装长胶筒(17)，且筒体(1)间通过螺栓连接有支撑板(9)，筒体(1)顶部装有封堵螺钉(15)；筒体(1)与端盖(2)、支撑板(9)之间均设有密封圈，筒体(1)与弧形支架(6)配合，螺钉穿过定位孔(26)与筒体(1)底部定位槽(12)配合，弧形支架(6)小端嵌于支撑杆(8)上端凹槽内，并通过八角销钉(7)连接，支撑杆(8)下端插入底座(4)中部方形通槽(10)内，并通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述筒体(1)两端面均设有密封槽，顶部等间距开有多个工形孔(16)，底部开有油孔(18)，下部两侧开有定位槽(12)，中间腔体两端设有螺纹；筒体(1)两端上、下位置设有竖直连接块(14)，左、右位置设有水平连接块(13)，相邻两水平连接块(13)分别置于筒体中心水平面两侧且水平临近面重合，水平连接块(13)伸出于筒体(1)两端面之外，开孔轴线正好对应支撑板(9)对称面。
3.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述端盖(2)与筒体(1)配合面的顶部设有楔形突台(21)，楔形突台(21)中部空心底端开设有内螺纹，端盖(2)大端外围均布有装卸凹槽，大端内侧临近圆柱上开设有螺纹。
4.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述堵头(3)中部开设有流道，小端与岩心试样端部配合，且端面开设有环形和柱形凹槽，大端外侧均布有多个装卸凹槽，大端内侧临近圆柱上开设有螺纹。
5.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述底座(4)中部设有方形通槽(10)，方形通槽(10)的一侧挡板上开有方形口(11)，另一侧均布有圆孔，其中圆孔高度和方形口(11)高度一致。
6.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述支撑杆(8)上端一侧开有圆柱孔，另一侧开有八角孔，下端方形块上开有圆柱孔。
7.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述短胶筒(20)外侧设有多个空心柱(22)，空心柱(22)的数量、大小、位置与工形孔(16)对应；短胶筒(20)内部与空心柱(22)位置对应处开有环形槽(23)，两端设有楔形开口(24)，楔形开口(24)与楔形突台(21)配合。
8.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述支撑板(9)两端面均设有密封槽，周向外围对称设有定位块，定位块与竖直连接块(14)配合，中间大孔与长胶筒(17)配合，大孔周围开有若干流通孔(25)。
9.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述弧形支架(6)的弧度超过半圆，两侧开有定位孔(26)，定位孔(26)与筒体(1)上的定位槽(14)位置对应；弧形支架(6)底部伸出部分开有八角孔。
10.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述八角螺钉(7)为圆柱体和八角棱柱的组合，端部设有拉环(27)，其中圆柱体截面内切于八角棱柱截面；八角螺钉(7)的圆柱体部分与支撑杆上端圆柱孔配合，八角棱柱部分与支撑杆、弧形支架上的八角孔配合。
11.根据权利要求1所述的一种多功能岩心夹持器，其特征在于：所述空心塞(19)小端长管插入短胶筒(20)顶部空心柱(22)内部，两者过盈配合，致使空心柱(22)扩张，充分填充筒体(1)顶部工形孔(16)下部，使该部位完全密封。
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