CN111207980A - 三层非均质平板岩心压力监测点制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是三层非均质平板岩心压力监测点制作方法，其包括设计制作压板，压板上设置压板测压孔；制作测压孔插件，制作三种长度的测压孔插件；设计制作端盖，端盖上表面设置密封槽，密封槽为方形环槽，端盖居中并排设置三个端盖测压孔，每个端盖测压孔下端口均设置方形密封环槽；制作三层非均质平板岩心测压孔，在岩心压制过程中同时将测压孔插件布置三层非均质岩心中，同步压制固定深度的测压孔；烘干岩心，盖上端盖，用胶密封，端盖测压孔与三层非均质平板岩心测压孔一一对应。本发明带有测压孔的压板和测压孔插件相结合的方式，可在制作岩心时同步压制固定深度测压孔，能将测压孔插件精确的布入在每一层中，在岩心中精确的形成测压孔。

Description

三层非均质平板岩心压力监测点制作方法

技术领域：

本发明涉及的是人造岩心制备工艺领域，具体涉及的是三层非均质平板岩心压力监测点制作方法。

背景技术：

常规人造岩心制作已经非常广泛，但关于压力监测点的岩心制作过程中还存在许多问题。在常规人造岩心制作领域，岩心测压点处的密封性决定了岩心压力场分布描述的准确性。

发明内容：

本发明的一个目的是提供三层非均质平板岩心压力监测点制作方法，这种三层非均质平板岩心压力监测点制作方法用于提供人造岩心制作新方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种三层非均质平板岩心压力监测点制作方法包括如下步骤：

（1）设计压板，压板厚度为30mm，长宽尺寸根据岩心制作模具而定，根据实验需要设计压力监测点的组数，每组三个压板测压孔，压板测压孔直径为4mm，三个压板测压孔成一排间隔分布，间距为15mm；

（2）制作压板，选取硬度合适的铝合金板，按照设计，使用数控机床进行钻孔加工；

（3）制作测压孔插件，制作40.5mm、55.5mm、80.5mm三种长度的测压孔插件，测压孔插件由上部粗圆柱体和下部细圆柱体一体构成，上部粗圆柱体上端具有螺孔；三种长度的测压孔插件的上部粗圆柱体直径相同，高度均30mm，下部圆柱体直径相同；

（4）设计端盖，端盖的整体厚度为20mm，端盖的长宽尺寸根据岩心而定，端盖由大小两个长方体叠加形成，小长方体居中设置于大长方体的上面，端盖上表面设置密封槽，密封槽为方形环槽，密封槽环绕在小长方体外，小长方体居中设置三个螺纹孔；大长方体居中并排设置三个端盖测压孔，每个端盖测压孔直径为3mm，每个端盖测压孔下端口均设置方形密封环槽，端盖测压孔间距为15mm，三个端盖测压孔与三个螺纹孔一一对应相连，同轴设置；

（5）制作端盖，选取硬度合适的铝合金板，按照设计，使用数控机床进行钻孔和铣槽加工；

（6）制作三层非均质平板岩心测压孔，第一步，放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按一定的比例混合，搓至均匀，得到三种岩心混合物，分三层放到模具中，三层非均质层分别为下层非均质层、中层非均质层、上层非均质层，盖上压板，将压板下压，使石英砂混合物高度至较岩心高度多1cm；第二步，将测压孔插件下部细圆柱体经压板测压孔插入岩心中，继续下压1cm，至岩心高度，40.5mm、55.5mm、80.5mm三种长度的测压孔插件分别插入各自指定的深度，40.5mm的测压孔插件插到上层非均质层，55.5mm的测压孔插件插到中层非均质层，80.5mm的测压孔插件插到下层非均质层；第三步，取出测压孔插件，三层非均质平板岩心测压孔制备出来，起出压板；第四步，烘干岩心，盖上端盖，用胶密封，端盖测压孔与三层非均质平板岩心测压孔一一对应，具有同一轴线。

上述方案中压板长为538 mm，宽为538 mm，高为30 mm。

上述方案步骤（3）中测压孔插件材料采用铝合金，测压孔插件长度分别为40.5mm、55.5mm、80.5mm，上部粗圆柱体直径14mm，高30mm，螺纹为M8-1，螺纹深15mm；下部细圆柱体直径3mm，测压孔插件的作用是：在制作岩心的过程中，测压孔插件通过压板测压孔插入岩心，同步压制固定深度的测压孔，且压制的测压孔形状规则。

上述方案步骤（4）中端盖上的螺纹孔螺纹尺寸为M8-1，螺纹深度为12mm，用于直接连接压力传感器的接头；密封槽宽3mm，槽深3mm；方形密封环槽宽3mm，槽深5mm，端盖两面均设计密封，增强其密封性。

上述方案步骤（5）中端盖的大长方体的长、宽、高分别为70mm、45mm、10mm，大长方体的长、宽、高分别为50 mm、25 mm、10mm；端盖上表面密封槽距边缘3.5mm；端盖测压孔下端口均的方形密封环槽距端盖测压孔中心6mm。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用新的工艺，带有测压孔的压板和测压孔插件相结合的方式可在制作岩心时同步压制固定深度测压孔，且测压孔的形状规则。三层非均质平板岩心压力监测点设计对于常规人造岩心制备具有重要意义。

2本发明测压孔端盖密封槽的设计，可以增强密封性能，以及防止油窜槽。

3、本发明均匀分布9组测压孔，每组3个测压孔采用近距离的方式，保证监测同一点，同时有利于节省测压孔布置空间。

附图说明：

图1为本发明压板结构示意图。

图2为本发明的测压孔插件结构示意图。

图3为本发明的测压孔端盖正视图。

图4为本发明的测压孔端盖后视图。

图5为本发明的测压孔插件组装示意图。

图6为本发明的测压孔端盖组装示意图。

图7为本发明的测压器连接示意图。

图中：1压板、2电极孔、3密封槽、4方形密封环槽、5压板测压孔、6井孔、7三层非均质平板岩心、8连接管、9测压器接头、10测压器、11测压孔插件、12端盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1-图6所示，这种三层非均质平板岩心压力监测点制作方法，在压板1上设计了测压孔，设计了测压孔插件11和端盖12，在岩心制作过程中将测压孔插件11布置于岩心内部，同步压制固定深度的测压孔，且压制的测压孔形状规则。端盖12盖在岩心测压孔上面，使用胶将其密封，具体包括以下步骤：

（1）使用Solidworks软件设计压板，压板1设计厚度为30mm，长宽尺寸根据岩心制作模具而定。根据实验需要设计压力监测点孔的组数，如在508*538*30mm的压板上，设计了9组压板测压孔5，如图1。每组三个压板测压孔5，压板测压孔5直径为4mm，三个压板测压孔5成一排分布，间距为15mm；压板测压孔5之间采用近距离的方式，以保证每组测压孔监测平面上同一点的三层非均质，有利于节省平面上测压孔布置空间，也有利于纵向上数据的对比。压板上还设置电极孔2、井孔6。

（2）制作压板，选取硬度合适的铝合金板，按照设计，使用数控机床进行钻孔加工；压板长*宽*高为538*508*30mm。

（3）制作测压孔插件，制作40.5mm、55.5mm、80.5mm三种长度测压孔插件。上部粗圆柱体直径14mm，高30mm，螺纹为M8-1，螺纹深15mm。下部细圆柱体直径3mm，其长度取决于测压孔插件的整体长度，如图2；测压孔插件材料采用铝合金。测压孔插件的作用是：在制作岩心的过程中，测压孔插件通过压板测压孔5插入岩心，同步压制固定深度的测压孔，且压制的测压孔形状规则。

（4）使用Solidworks软件设计端盖，如图3、图4，端盖12由大小两个长方体叠加形成，端盖12的整体厚度为20mm，小长方体居中设置于大长方体的上面，端盖12上表面设置密封槽3，密封槽3为方形环槽，密封槽3环绕在小长方体外，小长方体居中设置三个螺纹孔；大长方体居中并排设置三个端盖测压孔，每个端盖测压孔直径为3mm，每个端盖测压孔下端口均设置方形密封环槽4，端盖测压孔间距为15mm，三个端盖测压孔与三个螺纹孔一一对应相连；端盖上的螺纹孔螺纹尺寸为M8-1，螺纹深度为12mm，用于直接连接压力传感器的接头；密封槽3宽3mm，槽深3mm；方形密封环槽4宽3mm，槽深5mm。密封槽3为环形式闭合状态，其作用是：增强密封性，在端盖与岩心接触面，防止油窜槽。

（5）制作端盖，选取硬度合适的铝合金板，按照设计，使用数控机床进行钻孔和铣槽加工，端盖12的大长方体的长、宽、高分别为70mm、45mm、10mm，大长方体的长、宽、高分别为50 mm、25 mm、10mm；端盖12上表面密封槽距边缘3.5mm；端盖测压孔下端口均的方形密封环槽距端盖测压孔中心6mm。

（6）制作三层非均质平板岩心测压孔，第一步，将制作岩心的石英砂和环氧树脂胶的混合物放到模具中，盖上压板，压至5.5cm。第二步，将测压孔插件插入岩心中，继续压至4.5 cm，三层非均质平板岩心中每层为1.5 cm，如图5。第三步，取出测压孔插件，起出压板。第四步，烘干岩心，盖上测压孔端盖，用胶密封，如图6。

实施例1：

（1）使用Solidworks软件设计压板，共设计了9组测压孔，压板设计厚度为30mm，如图1。每组三个测压孔，测压孔直径为4mm，三个测压孔成一排分布，间距为15mm。

（2）选取一块合适的铝块，加工成508*538*30mm的铝合金平板，制作压板；按照设计，画出测压孔的位置，使用数控机床进行钻孔。

（3）制作40.5mm、55.5mm、80.5mm三种长度测压孔插件。上部圆柱体直径14mm，高30mm，螺纹为M8-1，螺纹深15mm。下部圆柱体直径3mm，其长度取决于测压孔插件的整体长度，如图2。

（4）使用Solidworks软件设计端盖，端盖的整体厚度为20mm，端盖上均匀分布3个测压孔，每个测压孔直径为3mm，测压孔间距为15mm。在测压孔上攻螺纹，螺纹尺寸为M8-1，螺纹深12mm。端盖阶梯式分布上下两个长方体，下面长方体长*宽*高为70*45*10mm，上面长方体长*宽*高为50*25*10mm。在下面长方体的上下表面设计密封凹槽，其槽宽3mm，上表面密封凹槽深3mm，下表面密封凹槽深5mm，如图3、图4。

（5）选取一块合适的铝块进行加工，按照端盖设计，使用数控机床进行钻孔和铣槽加工，制作端盖。

（6）将制作岩心的石英砂和环氧树脂胶的混合物放到模具中，盖上压板，压至5.5cm。将测压孔插件插入岩心中，继续压至4.5cm,如图5。取出测压孔插件，起出压板。烘干岩心，盖上端盖，用胶密封，如图6。

图7为本发明的测压器10连接示意图，通过本发明制备的三层非均质平板岩心7，其一组压力监测点中的一个测压孔与测压器10的连接关系为：通过端盖的螺纹孔与连接管8相连，连接管8连接测压器接头，测压器10接头连接测压器。

本发明采用一定厚度固定尺寸的铝合金平板做压板，在压板上根据事先设计好的测压孔结构图，加工测压孔。根据研究需要设计压板上的测压孔组数，结合测压孔插件可在制作岩心时同步压制固定深度的测压孔，且压制的测压孔形状规则。三层非均质平板岩心，每层各为1.5cm，该方法能将测压孔插件精确的布入在每一层中，在岩心中精确的形成测压孔。测压孔之间采用近距离的方式，以保证每组测压孔监测平面上同一点的三层非均质层。该发明的核心是在测压孔端盖设计的密封槽，可增强密封性，同时防止油窜槽。为实验后期压力场分布数据的处理提供有利保障。

Claims (5)

1.一种三层非均质平板岩心压力监测点制作方法，其特征在于：

（1）设计压板，压板厚度为30mm，长宽尺寸根据岩心制作模具而定，根据实验需要设计压力监测点的组数，每组三个压板测压孔（5），压板测压孔（5）直径为4mm，三个压板测压孔成一排间隔分布，间距为15mm；

（2）制作压板，选取硬度合适的铝合金板，按照设计，使用数控机床进行钻孔加工；

（3）制作测压孔插件，制作40.5mm、55.5mm、80.5mm三种长度的测压孔插件，测压孔插件（11）由上部粗圆柱体和下部细圆柱体一体构成，上部粗圆柱体上端具有螺孔；三种长度的测压孔插件的上部粗圆柱体直径相同，高度均30mm，下部圆柱体直径相同；

（4）设计端盖，端盖的整体厚度为20mm，端盖的长宽尺寸根据岩心而定，端盖由大小两个长方体叠加形成，小长方体居中设置于大长方体的上面，端盖上表面设置密封槽（3），密封槽为方形环槽，密封槽环绕在小长方体外，小长方体居中设置三个螺纹孔；大长方体居中并排设置三个端盖测压孔，每个端盖测压孔直径为3mm，每个端盖测压孔下端口均设置方形密封环槽（4），端盖测压孔间距为15mm，三个端盖测压孔与三个螺纹孔一一对应相连，同轴设置；

（5）制作端盖，选取硬度合适的铝合金板，按照设计，使用数控机床进行钻孔和铣槽加工；

（6）制作三层非均质平板岩心测压孔，第一步，放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按一定的比例混合，搓至均匀，得到三种岩心混合物，分三层放到模具中，三层非均质层分别为下层非均质层、中层非均质层、上层非均质层，盖上压板（1），将压板下压，使石英砂混合物高度至较岩心高度多1cm；第二步，将测压孔插件（11）下部细圆柱体经压板测压孔（5）插入岩心中，继续下压1cm，至岩心高度，40.5mm、55.5mm、80.5mm三种长度的测压孔插件分别插入各自指定的深度，40.5mm的测压孔插件（11）插到上层非均质层，55.5mm的测压孔插件（11）插到中层非均质层，80.5mm的测压孔插件（11）插到下层非均质层；第三步，取出测压孔插件（11），三层非均质平板岩心测压孔制备出来，起出压板（1）；第四步，烘干岩心，盖上端盖（12），用胶密封，端盖测压孔与三层非均质平板岩心测压孔一一对应，具有同一轴线。

2.根据权利要求1所述的三层非均质平板岩心压力监测点制作方法，其特征在于：所述的压板长为538 mm，宽为538 mm。

3.根据权利要求2所述的三层非均质平板岩心压力监测点制作方法，其特征在于：所述的步骤（3）中测压孔插件（11）材料采用铝合金，测压孔插件（11）长度分别为40.5mm、55.5mm、80.5mm，上部粗圆柱体直径14mm，高30mm，螺纹为M8-1，螺纹深15mm；下部细圆柱体直径3mm。

4.根据权利要求3所述的三层非均质平板岩心压力监测点制作方法，其特征在于：所述的步骤（4）中端盖上的螺纹孔螺纹尺寸为M8-1，螺纹深度为12mm，用于直接连接压力传感器的接头；密封槽（3）宽3mm，槽深3mm；方形密封环槽（4）宽3mm，槽深5mm。

5.根据权利要求4所述的三层非均质平板岩心压力监测点制作方法，其特征在于：所述的步骤（5）中端盖（12）的大长方体的长、宽、高分别为70mm、45mm、10mm，大长方体的长、宽、高分别为50 mm、25 mm、10mm；端盖（12）上表面密封槽（3）距边缘3.5mm；端盖测压孔下端口均的方形密封环槽（4）距端盖测压孔中心6mm。

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