CN109500763A - 岩心样品夹持器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种岩心样品夹持器，涉及样品夹持装置技术领域。岩心样品夹持器包括：外壳，外壳内部具有容纳腔，容纳腔具有开口。封套组件，封套组件包括封套节和固定环，封套节用于封套岩心样品，相邻的两个封套节之间通过固定环连接，封套组件设置于容纳腔内且封套节与外壳的内壁之间具有间距，部分或全部的固定环用于连接测压管线或测温探头。封盖组件，封盖组件用于密封开口。岩心样品夹持器从材料和结构上克服了现有的胶皮筒不耐CO2腐蚀的缺陷，使得封套节能够在驱替实验中不被CO2腐蚀而引起密封失效，且有可靠的测试点来辅助进行数据采集工作，十分实用。

Description

岩心样品夹持器
技术领域
本发明涉及样品夹持装置技术领域，具体而言，涉及一种岩心样品夹持器。
背景技术
在当前的岩心驱替实验中，使用的岩心样品夹持器结构都是先将样品装在夹持器的一个厚壁胶皮筒中。为防止装有样品的胶皮筒边部出现漏失，在岩心样品夹持器壳体与胶套筒外壁之间的环形空间施加静止围压。
在这种结构中，使用的胶皮筒一般为丁腈或氟胶材料浇注成型。在筒身上制作测点时，由于使用的材料问题，在涉及CO2的驱替使用中易出现密封失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种岩心样品夹持器，其能够保障岩心驱替实验的过程中对岩心样品保持良好的夹持效果并有利于测试的进行。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明的实施例提供了一种岩心样品夹持器，包括：
外壳，所述外壳内部具有容纳腔，所述容纳腔具有开口；
封套组件，所述封套组件包括封套节和固定环，所述封套节用于封套岩心样品，相邻的两个所述封套节之间通过所述固定环连接，所述封套组件设置于所述容纳腔内且所述封套节与所述外壳的内壁之间具有间距，部分或全部的所述固定环用于连接测压管线或测温探头；
封盖组件，所述封盖组件用于密封所述开口。
另外，根据本发明的实施例提供的岩心样品夹持器，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的可选实施例中，所述封套节包括第一封套和第二封套，所述第一封套包括第一密封部和第二密封部，使用时，在相连的两个所述第一封套中，一个所述第一封套的所述第二密封部能够和另一个所述第一封套的所述第一密封部抵靠并围成能够容纳所述固定环的第一连接卡槽，所述第二封套包括第三密封部和第四密封部，所述第三密封部能够与第二密封部抵靠并围成能够容纳所述固定环的第二连接卡槽；
所述岩心样品夹持器夹持岩心样品后，所述封套节在岩心样品两端分别露出所述第一密封部、所述第四密封部，所述封盖组件与岩心样品两端的所述第一密封部、所述第四密封部连接。
在本发明的可选实施例中，所述第一封套和所述第二封套均由聚四氟乙烯材料制成，所述第一密封部、所述第二密封部、所述第三密封部和所述第四密封部均具有挤压槽，施加静止围压时，所述挤压槽的槽壁受力，相邻的所述第一密封部和所述第二密封部相互靠近，所述第二密封部和所述第三密封部相互靠近，位于岩心样品两端的所述第一密封部、所述第四密封部分别向着所述封盖组件靠近。
在本发明的可选实施例中，所述第一密封部、所述第二密封部、所述第三密封部和所述第四密封部均具有用于安装密封圈的密封槽，所述密封槽位于所述挤压槽的附近，在施加静止围压时，所述密封槽的位置处于所述挤压槽的槽壁的受力方向上。
在本发明的可选实施例中，所述固定环的截面呈T字形，T字形截面的所述固定环包括第一环部和第二环部，所述第一环部能够插入所述第一连接卡槽或者所述第二连接卡槽，所述第一环部、所述第二环部能够与所述第二密封部或者所述第三密封部共同挤压所述密封槽内的密封圈。
在本发明的可选实施例中，所述第二密封部包括槽底部，围成所述第一连接卡槽时，所述槽底部的一侧构成所述第一连接卡槽的槽底，连接在所述固定环的测压管线穿过所述槽底部。
在本发明的可选实施例中，所述固定环与测压管线在连接处焊接或采用金属硬密封结构密封。
在本发明的可选实施例中，所述封盖组件包括夹头、调节杆、调节杆固定栓和端盖，所述调节杆固定栓具有通孔，所述调节杆固定栓嵌设于所述外壳的所述开口位置且抵靠所述第一封套或者所述第二封套，所述端盖嵌设于所述外壳且抵靠所述调节杆固定栓，所述调节杆固定栓用于供测压管线穿过，所述夹头用于夹持岩心样品，所述调节杆与所述调节杆固定栓在所述通孔位置螺纹连接，所述调节杆与所述夹头连接，旋拧所述调节杆时能够使得所述夹头夹紧岩心样本，反方向旋拧所述调节杆时能够使得所述夹头解除对岩心样本的夹紧。
在本发明的可选实施例中，所述容纳腔具有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口分别处于所述外壳的两端且均通过所述封盖组件密封。
在本发明的可选实施例中，所述封盖组件还包括顶杆，所述调节杆通过所述顶杆与所述夹头传动连接，位于所述第一开口处的所述顶杆与位于所述第二开口处的所述顶杆同轴设置。
本发明的有益效果是：
岩心样品夹持器采用聚四氟乙烯材料制作封套节，并且将测压管线的测试点加工在固定环上，从材料和结构上克服了现有的胶皮筒的缺陷，使得封套节能够在驱替实验中不被腐蚀而引起密封失效，且有可靠的测试点来辅助进行数据采集工作，十分实用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的实施例提供的岩心样品夹持器的示意图；
图2为图1的A部分的固定环有测试点的局部放大图；
图3为图1的B部分的固定环无测试点的局部放大图；
图4为图1的C部分的局部放大图；
图5为岩心样品夹持器的第一开口一端的局部视图；
图6为岩心样品夹持器的第二开口一端的局部视图。
图标：10-外壳；11-容纳腔；112-第一开口；114-第二开口；21-第一封套；212-第一密封部；214-第二密封部；2141-槽底部；22-第二封套；221-第三密封部；223-第四密封部；24-固定环；241-齿槽；201-挤压槽；202-密封槽；203-O型密封圈；205-连接处；30-封盖组件；31-夹头；33-调节杆；35-调节杆固定栓；37-端盖；39-轴用弹性挡圈；41-垫片；43-顶杆；45-压环压帽；1000-岩心样品；1001-测压管线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
请参照图1至图6，本实施例提供一种岩心样品夹持器，包括：
外壳10，外壳10内部具有容纳腔11，容纳腔11具有开口；
封套组件，封套组件包括封套节和固定环24，封套节用于封套岩心样品1000，相邻的两个封套节之间通过固定环24连接，封套组件设置于容纳腔11内且封套节与外壳10的内壁之间具有间距，部分或全部的固定环24用于连接测压管线1001或测温探头；
封盖组件30，封盖组件30用于密封开口。
其中，外壳10为筒状，更进一步的，外壳10的容纳腔11为柱形腔，这样有利于施加静止围压，保障岩心样品1000外部的封套组件的受力更为均衡。在保障容纳腔11为柱形腔的基础上，外壳10的外围轮廓可以是圆筒状也可以是方筒状或者其他形状，可以根据需求确定，比如圆筒状利于夹持固定，方筒状在存储时有利于在一定空间内存储多个外壳10等等。
封套节与外壳10的内壁之间的间距一方面是用于施加静止围压，一方面是方便测压管线1001走线。测压管线1001可以参照现有技术中所用的管线，测压管线1001的一端连接在固定环24上的测试点，另外一端引出至外壳10外部并与传感器连接，从而能够对岩心样品1000进行试验测试时的数据采集。
具体的，封套节包括第一封套21和第二封套22，第一封套21包括第一密封部212和第二密封部214，使用时，在相连的两个第一封套21中，一个第一封套21的第二密封部214能够和另一个第一封套21的第一密封部212抵靠并围成能够容纳固定环24的第一连接卡槽，第二封套22包括第三密封部221和第四密封部223，第三密封部221能够与第二密封部214抵靠并围成能够容纳固定环24的第二连接卡槽；
岩心样品夹持器夹持岩心样品1000后，封套节在岩心样品1000两端分别露出第一密封部212、第四密封部223，封盖组件30与岩心样品1000两端的第一密封部212、第四密封部223连接。
详细的，在本实施例中，第三密封部221和第四密封部223结构一致，为便于区别故进行分别命名。此外，第一密封部212和第三密封部221的结构也是一致，分别命名的原因同上。可以想见的是，上述四个密封部的结构形状可以不同，只要能够实现所需的连接即可。
本实施例之所以将第一密封部212、第三密封部221和第四密封部223制作成相同的结构，是因为第二密封部214既可以和第一密封部212配合又可以和第三密封部221配合，第一密封部212、第三密封部221制作成一样的结构可以保障第二密封部214在连接时的可靠性，无需特地选择对应的形状来安装，节约安装耗时，提升夹持效率。可以想见的是，第四密封部223与第三密封部221的结构一致，可以在安装时任意选择一端与第二密封部214连接，这样可以进一步提升夹持的效率。
在对岩心样品1000进行封套时，可以使用多个第一封套21依次连接，末尾处的第一封套21露出第二密封部214，再由一个第二封套22与末尾处的第一封套21连接，使得第二密封部214与第三密封部221连接，此时，只有一个第一密封部212和一个第四密封部223露出，以待进行后续的连接。
如本实施例的附图所示，本实施例采用四个第一封套21配合一个第二封套22实现对岩心样品1000的套设。可以想见的是，根据岩心样品1000的长度尺寸的不同，可以配套使用不同数量的第一封套21，比如岩心样品1000较长，可以增加第一封套21的数量；又比如岩心样品1000较短，可以减少第一封套21的数量。
进一步的，第一封套21和第二封套22均由聚四氟乙烯材料制成，并且是采用机加工手段来实现直径的加工成型。现有技术中的胶皮筒所采用的是丁腈或氟胶材料。丁腈一般用于常温及不需耐腐蚀的场合。氟胶则可以耐高温和腐蚀。但这两种材料在耐CO2腐蚀时，特别是在CO2处于超临界状态(气态向液态转化)时，均无法使用。通过采用聚四氟乙烯材料制作第一封套21和第二封套22，可以从材料方面避免出现现有的开裂以及不耐腐蚀的问题。
进一步的，第一密封部212、第二密封部214、第三密封部221和第四密封部223均具有挤压槽201，施加静止围压时，挤压槽201的槽壁受力，相邻的第一密封部212和第二密封部214相互靠近，第二密封部214和第三密封部221相互靠近，位于岩心样品1000两端的第一密封部212、第四密封部223分别向着封盖组件30靠近。
更进一步的，请结合图2至图4，第一密封部212、第二密封部214、第三密封部221和第四密封部223均具有用于安装密封圈的密封槽202，密封槽202位于挤压槽201的附近，在施加静止围压时，密封槽202的位置处于挤压槽201的槽壁的受力方向上。图示中的P代表液体压力法向力。
固定环24的截面呈T字形，T字形截面的固定环24包括第一环部和第二环部，第一环部能够插入第一连接卡槽或者第二连接卡槽，第一环部、第二环部能够与第二密封部214或者第三密封部221共同挤压密封槽202内的密封圈。通过固定环24的自身结构，配合挤压槽201这一结构，在施加静止围压时，能够使得第一密封部212与固定环24、第二密封部214与固定环24、第三密封部221与固定环24之间有相互挤压的趋势，而密封槽202又是处于挤压槽201的槽壁的受力方向(参考箭头方向)上，从而使得密封圈能够在密封槽202内受到足够的挤压，从而使得第一封套21与第一封套21之间、第一封套21与第二封套22之间的连接变得更为紧密，保障一个良好的密封不开裂。在本实施例中，采用的密封圈为O型密封圈203。
详细的，第二密封部214包括槽底部2141，围成第一连接卡槽时，槽底部2141的一侧构成第一连接卡槽的槽底，连接在固定环24的测压管线1001穿过槽底部2141。这样可以使得测压管线1001仅是在第一封套21上有一处贯穿孔，不会同时在第一封套21和第二封套22上有穿孔。并且贯穿孔还通过固定环24遮挡，第一封套21和第二封套22也通过固定环24固定，使得有测压管线1001也不会影响第一封套21的与第二封套22的连接稳定性和密封性。
为了进一步提升密封效果，固定环24与测压管线1001在连接处205焊接(或者是采用金属硬密封结构密封)，这也是现有的胶皮筒所无法实现的。此外，固定环24的第一环部具有齿槽241，这样能够使得聚四氟乙烯材质的第一封套21以及第二封套22能够在连接之后，部分挤入齿槽241，使得连接更为可靠，密封效果也更有保障。
请结合图5和图6，封盖组件30包括夹头31、调节杆33、调节杆固定栓35和端盖37，调节杆固定栓35具有通孔，调节杆固定栓35嵌设于外壳10的开口位置且抵靠第一封套21或者第二封套22，端盖37嵌设于外壳10且抵靠调节杆固定栓35，调节杆固定栓35用于供测压管线1001穿过，夹头31用于夹持岩心样品1000，调节杆33与调节杆固定栓35在通孔位置螺纹连接，调节杆33与夹头31连接，旋拧调节杆33时能够使得夹头31夹紧岩心样本，反方向旋拧调节杆33时能够使得夹头31解除对岩心样本的夹紧。
其中，端盖37和调节杆固定栓35之间具有轴用弹性挡圈39，以进行限位及定位。
在本实施例中，容纳腔11具有第一开口112和第二开口114，第一开口112和第二开口114分别处于外壳10的两端且均通过封盖组件30密封。调节杆固定栓35与外壳10内壁之间、调节杆固定栓35与第一密封部212之间以及调节杆固定栓35与第一密封部212之间均具有密封圈进行密封，以保障第一开口112和第二开口114能够得到较好的密封，保障能够在容纳腔11内施加静置围压。在本实施例中，调节杆固定栓35与外壳10内壁之间的密封圈两侧嵌设有垫片41，便于对密封圈进行挤压，以实现更紧密的密封。此外，可以想见的是，外壳10也可以制作成只有一端开口的结构，另外一端可以预先制作成和上述方案相同的结构，然后塞入已经进行封套的岩心样品1000，并对唯一开口用封盖组件30进行密封。
进一步的，封盖组件30还包括顶杆43，调节杆33通过顶杆43与夹头31传动连接，位于第一开口112处的顶杆43与位于第二开口114处的顶杆43同轴设置。在保障顶杆43同轴设置的情况下，调节杆33调节时能够使得岩心样品1000得到进一步夹紧。本实施例的调节杆33与顶杆43同样同轴设置，可以想见的是，只要顶杆43保障同轴设置，并且与岩心样品1000同轴。则调节杆33也可以是与顶杆43不同轴设置，比如将调节杆33偏置，然后采用传动件将调节杆33的驱动力在顶杆43的轴向传递至顶杆43以完成夹紧。
进一步的，测压管线1001穿过调节杆固定栓35后，在调节杆固定栓35的远离容纳腔11一侧设有压环压帽45，以对引出的测压管线1001进行固定并将测压管线1001的引出位置进行密封，避免此处影响容纳腔11内部的密封效果。
综上所述，本发明的岩心样品夹持器采用聚四氟乙烯材料制作封套节，并且将测压管线1001的测试点加工在固定环24上，从材料和结构上克服了现有的胶皮筒的缺陷，使得封套节能够在驱替实验中不被腐蚀开裂，且有稳定的测试点来辅助进行数据采集工作，十分实用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岩心样品夹持器，其特征在于，包括：
外壳，所述外壳内部具有容纳腔，所述容纳腔具有开口；
封套组件，所述封套组件包括封套节和固定环，所述封套节用于封套岩心样品，相邻的两个所述封套节之间通过所述固定环连接，所述封套组件设置于所述容纳腔内且所述封套节与所述外壳的内壁之间具有间距，部分或全部的所述固定环用于连接测压管线或测温探头；
封盖组件，所述封盖组件用于密封所述开口。
2.根据权利要求1所述的岩心样品夹持器，其特征在于，所述封套节包括第一封套和第二封套，所述第一封套包括第一密封部和第二密封部，使用时，在相连的两个所述第一封套中，一个所述第一封套的所述第二密封部能够和另一个所述第一封套的所述第一密封部抵靠并围成能够容纳所述固定环的第一连接卡槽，所述第二封套包括第三密封部和第四密封部，所述第三密封部能够与第二密封部抵靠并围成能够容纳所述固定环的第二连接卡槽；
所述岩心样品夹持器夹持岩心样品后，所述封套节在岩心样品两端分别露出所述第一密封部、所述第四密封部，所述封盖组件与岩心样品两端的所述第一密封部、所述第四密封部连接。
3.根据权利要求2所述的岩心样品夹持器，其特征在于，所述第一封套和所述第二封套均由聚四氟乙烯材料制成，所述第一密封部、所述第二密封部、所述第三密封部和所述第四密封部均具有挤压槽，施加静止围压时，所述挤压槽的槽壁受力，相邻的所述第一密封部和所述第二密封部相互靠近，所述第二密封部和所述第三密封部相互靠近，位于岩心样品两端的所述第一密封部、所述第四密封部分别向着所述封盖组件靠近。
4.根据权利要求3所述的岩心样品夹持器，其特征在于，所述第一密封部、所述第二密封部、所述第三密封部和所述第四密封部均具有用于安装密封圈的密封槽，所述密封槽位于所述挤压槽的附近，在施加静止围压时，所述密封槽的位置处于所述挤压槽的槽壁的受力方向上。
5.根据权利要求4所述的岩心样品夹持器，其特征在于，所述固定环的截面呈T字形，T字形截面的所述固定环包括第一环部和第二环部，所述第一环部能够插入所述第一连接卡槽或者所述第二连接卡槽，所述第一环部、所述第二环部能够与所述第二密封部或者所述第三密封部共同挤压所述密封槽内的密封圈。
6.根据权利要求2所述的岩心样品夹持器，其特征在于，所述第二密封部包括槽底部，围成所述第一连接卡槽时，所述槽底部的一侧构成所述第一连接卡槽的槽底，连接在所述固定环的测压管线穿过所述槽底部。
7.根据权利要求6所述的岩心样品夹持器，其特征在于，所述固定环与测压管线在连接处焊接或采用金属硬密封结构密封。
8.根据权利要求2所述的岩心样品夹持器，其特征在于，所述封盖组件包括夹头、调节杆、调节杆固定栓和端盖，所述调节杆固定栓具有通孔，所述调节杆固定栓嵌设于所述外壳的所述开口位置且抵靠所述第一封套或者所述第二封套，所述端盖嵌设于所述外壳且抵靠所述调节杆固定栓，所述调节杆固定栓用于供测压管线穿过，所述夹头用于夹持岩心样品，所述调节杆与所述调节杆固定栓在所述通孔位置螺纹连接，所述调节杆与所述夹头连接，旋拧所述调节杆时能够使得所述夹头夹紧岩心样本，反方向旋拧所述调节杆时能够使得所述夹头解除对岩心样本的夹紧。
9.根据权利要求8所述的岩心样品夹持器，其特征在于，所述容纳腔具有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口分别处于所述外壳的两端且均通过所述封盖组件密封。
10.根据权利要求9所述的岩心样品夹持器，其特征在于，所述封盖组件还包括顶杆，所述调节杆通过所述顶杆与所述夹头传动连接，位于所述第一开口处的所述顶杆与位于所述第二开口处的所述顶杆同轴设置。
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