CN114428165B - 岩心驱替实验用中间容器及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩心驱替实验用中间容器及系统，包括：密封腔体，密封腔体上设有驱替液通道及至少一个实验流体通道，每个实验流体通道上均设有实验流体阀门；至少一个流体囊，流体囊由柔性材料制成且设置于密封腔体中，每个流体囊连通于一个实验流体通道；流体囊用于盛装实验流体，当驱替流体由驱替液通道进入密封腔体时能够挤压流体囊，使流体囊中的实验流体经实验流体通道在阀门的控制下排出。本发明既能解决移动活塞摩阻导致压力传递误差的问题，又能同时满足多种流体实验的需求，并且方便操作。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气勘探开发领域，更具体地，涉及一种岩心驱替实验用中间容器及系统。
背景技术
在很多科学实验和工程实验研究中都会用到高温高压中间容器。实验室里中间容器主要用于实验流程中储存和转移流体。在油气藏勘探开发领域的实验研究中，中间容器主要用于盛装油、气、水、化学剂溶液等流体，并使之能够在实验所需的温度压力条件下安全工作。在很多实验场景中，由于使用的流体种类不一，所以需要用到的中间容器数量也不一样。由于高温高压条件和所盛装流体性质的要求，这些高温高压中间容器往往需要不锈钢、钛合金、哈氏合金或其它特殊材料制成，造价数千元至几十万元不等，使很多实验室承受了很高的成本压力。尤其对一些多种流体的驱替实验，每一种流体都需要一只容器，造成了实验流程和装置比较庞大，成本高昂。
在岩心驱替实验中所用的中间容器多为移动活塞式中间容器。在驱替实验用高温高压中间容器中，移动活塞往往通过“O”型密封圈或其它密封方式进行动密封，必然导致密封材料和容器壁之间存在一定摩擦阻力，摩擦阻力的存在会导致驱替流体和被驱替流体之间存在一定的压力损失。不同活塞和密封圈、不同流体造成的摩阻压力损失都存在差异，导致精密压力计量的误差。并且在很多岩心驱替实验和流动实验过程中，随着实验的进行需要变更流体的种类时，需要对不同的中间容器进行切换，由于活塞摩阻的存在就会导致压力误差的产生，对一些实验结果也会产生影响。
目前常开展的岩心驱替实验油水两相渗透率实验至少需要用到2个中间容器、储层敏感性实验则需要用到3个以上中间容器，化学复合驱实验则需要用到更多的中间容器。这不仅给实验操作人员带来很大工作量，还引入了很多系统的实验误差，提高了建造驱替实验装置的成本，增加了运行维护费用。
因此期待研发一种岩心驱替实验用中间容器及系统，既能解决移动活塞摩阻导致压力传递误差的问题，又能同时满足多种流体实验的需求，并且方便操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种岩心驱替实验用中间容器及系统，解决传统中间容器的移动活塞摩阻导致压力传递误差的问题，并且能够满足多种流体实验的需求。
为了实现上述目的，本发明提供一种岩心驱替实验用中间容器，包括：
密封腔体，所述密封腔体上设有驱替液通道及至少一个实验流体通道，每个所述实验流体通道上均设有实验流体阀门；
至少一个流体囊，所述流体囊由柔性材料制成且设置于所述密封腔体中，每个所述流体囊连通于一个所述实验流体通道；
所述流体囊用于盛装实验流体，当驱替流体由所述驱替液通道进入所述密封腔体时能够挤压所述流体囊，使所述流体囊中的实验流体经所述实验流体通道在所述阀门的控制下排出。
可选地，所述密封腔体包括釜体、密封堵头和端盖，所述釜体呈桶状，一端开口，所述端盖将所述密封堵头压入所述釜体的开口端，使所述密封堵头与所述釜体的内壁之间密封连接。
可选地，还包括多个通孔，每个所述通孔依次穿过所述端盖和所述密封堵头与所述密封腔体连通，所述多个通孔中的一个通孔为所述驱替液通道，其他所述通孔为实验流体通道。
可选地，所述密封堵头包括堵头本体和密封圈，在所述堵头本体的侧壁上，沿所述堵头本体的周向开设有安装槽，所述密封圈套设于所述堵头本体上，且卡接于所述安装槽中。
可选地，所述釜体的靠近所述开口端的外壁上设有外螺纹，所述端盖上设有内螺纹，所述端盖通过所述内螺纹与所述外螺纹的配合安装于所述釜体上。
可选地，还包括驱替液管线和实验流体管线，所述驱替液通道和所述实验流体通道的朝向所述密封腔体外侧的一端上分别安装有固定压帽；
所述驱替液管线通过所述固定压帽连接于所述驱替液通道，所述驱替液管线上设有驱替流体阀门；
所述实验流体管线通过所述固定压帽连接于所述实验流体通道，所述实验流体阀门设置于所述实验流体管线上。
可选地，所述实验流体通道的朝向所述密封腔体内部的一端上安装有快速接头，所述流体囊通过所述快速接头与所述实验流体通道连通，并悬挂于所述实验流体通道下方。
可选地，所述流体囊为多个，所述多个流体囊在所述密封腔体中交错布置。
可选地，所述密封腔体的材质为不锈钢、碳钢或合金，所述流体囊的材质为乳胶、橡胶、树脂或塑料。
本发明还提供一种岩心驱替实验系统，包括驱替泵、上述的岩心驱替实验用中间容器、多通阀及岩心夹持器；
所述岩心驱替实验用中间容器的驱替液通道通过所述驱替泵连接于驱替流体源，所述实验流体阀门通过所述多通阀连接于所述岩心夹持器。
本发明的有益效果在于：本发明的中间容器利用多个柔性材料制成的流体囊分别盛装不同的实验流体，并将多个流体囊设置于同一个密封腔体中，并在每个流体囊的出口处设置阀门，通过向密封腔体中注入驱替液挤压流体囊，并配合阀门的开闭控制流体囊中实验流体的排出，减少实验装置的数量及建造驱替实验装置的成本；利用驱替流体挤压实现实验流体的排放，不存在压力传导误差，利于精密压力计量；本发明可以根据实验目的和要求、需要储存和转移流体种类，选择流体囊的数量和容积，使用灵活，操作方便；本发明的装置及系统方便操作，降低了仪器设置和实验装置成本，能够满足多种岩心驱替实验的需要，具有广阔的应用前景。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的岩心驱替实验用中间容器的示意性结构图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的岩心驱替实验系统的示意性结构图。
附图标记说明
1、釜体；2、堵头本体；3、密封圈；4、端盖；5、实验流体阀门；6、驱替流体阀门；7、流体囊；8、快速接头；9、固定压帽；10、驱替流体；11、驱替泵；12、多通阀；13、岩心夹持器。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。
本发明公开了一种岩心驱替实验用中间容器，包括：
密封腔体，密封腔体上设有驱替液通道及至少一个实验流体通道，每个实验流体通道上均设有实验流体阀门；
至少一个流体囊，流体囊由柔性材料制成且设置于密封腔体中，每个流体囊连通于一个实验流体通道；
流体囊用于盛装实验流体，当驱替流体由驱替液通道进入密封腔体时能够挤压流体囊，使流体囊中的实验流体经实验流体通道在阀门的控制下排出。
具体地，本发明的中间容器利用多个柔性材料制成的流体囊分别盛装不同的实验流体，并将多个流体囊设置于同一个密封腔体中，并在每个流体囊的出口处设置阀门，通过向密封腔体中注入驱替液挤压流体囊，并配合阀门的开闭控制流体囊中实验流体的排出，减少实验装置的数量及建造驱替实验装置的成本；利用驱替流体挤压实现实验流体的排放，不存在压力传导误差，利于精密压力计量；本发明可以根据实验目的和要求、需要储存和转移流体种类，选择流体囊的数量和容积，使用灵活，操作方便；本发明降低了仪器设置和实验装置成本，能够满足多种岩心驱替实验的需要，具有广阔的应用前景。
作为可选方案，密封腔体包括釜体、密封堵头和端盖，釜体呈桶状，一端开口，端盖将密封堵头压入釜体的开口端，使密封堵头与釜体的内壁之间密封连接。
具体地，本发明的密封腔体采用密封堵头和端盖双重密封，保证腔体的密封性的同时，提高了密封腔体的安全系数。
作为可选方案，还包括多个通孔，每个通孔依次穿过端盖和密封堵头与密封腔体连通，多个通孔中的一个通孔为驱替液通道，其他通孔为实验流体通道。
具体地，实验流体通道可以设置多个，在实验过程中没有用到的实验流体通道采用阀门关闭密封即可，使本装置可以用于不同种类实验流体的岩心驱替实验；
进一步地，驱替液通道也可为一个以上，具体地数量可以根据实验条件的需求设定。
作为可选方案，密封堵头包括堵头本体和密封圈，在堵头本体的侧壁上，沿堵头本体的周向开设有安装槽，密封圈套设于堵头本体上，且卡接于安装槽中。
具体地，采用密封圈配合堵头本体的形式，既能够实现密封，同时便于取出和更换。
作为可选方案，釜体的靠近开口端的外壁上设有外螺纹，端盖上设有内螺纹，端盖通过内螺纹与外螺纹的配合安装于釜体上。
具体地，通过螺纹连接稳定性高，密封性好，便于安装和拆卸。
作为可选方案，还包括驱替液管线和实验流体管线，驱替液通道和实验流体通道的朝向密封腔体外侧的一端上分别安装有固定压帽；
驱替液管线通过固定压帽连接于驱替液通道，驱替液管线上设有驱替流体阀门；
实验流体管线通过固定压帽连接于实验流体通道，实验流体阀门设置于实验流体管线上。
作为可选方案，实验流体通道的朝向密封腔体内部的一端上安装有快速接头，流体囊通过快速接头与实验流体通道连通，并悬挂于实验流体通道下方。
具体地，快速接头是一种不需要工具就能实现管路连通或断开的接头，并且可以气液共用，使用方便。
作为可选方案，流体囊为多个，多个流体囊在密封腔体中交错布置。
具体地，多个流体囊的容积可以根据需求选定，交错布置能够避免流体囊之间的相互挤压。
作为可选方案，密封腔体的材质为不锈钢、碳钢或合金，流体囊的材质为乳胶、橡胶、树脂或塑料。
具体地，密封腔体的材质也可采用其它强度能够满足实验温度和压力要求的材料；流体囊的材质也可采用其它耐油、耐盐、耐温，并具有一定弹性和拉伸性材料。
本发明还公开一种岩心驱替实验系统，包括驱替泵、上述的岩心驱替实验用中间容器、多通阀及岩心夹持器；
岩心驱替实验用中间容器的驱替液通道通过驱替泵连接于驱替流体源，实验流体阀门通过多通阀连接于岩心夹持器。
具体地，利用本发明的系统进行岩心驱替实验，装置占地面积小、成本低，使用方便且通用性好，并且能够减小实验误差。
实施例1
图1示出了本实施例的岩心驱替实验用中间容器的示意性结构图。
如图1所示，密封腔体包括釜体1、密封堵头和端盖4，釜体1呈桶状，一端开口，端盖4通过螺纹连接于釜体1的开口端且将密封堵头压入釜体1的开口端，使密封堵头与釜体1的内壁之间密封连接；密封堵头包括堵头本体2和密封圈3，在堵头本体2的侧壁上，沿堵头本体2的周向开设有安装槽，密封圈3套设于堵头本体2上，且卡接于安装槽中；一个驱替液通道和五个实验流体通道依次穿过端盖4和堵头本体2连通于釜体1；驱替液通道和实验流体通道的朝向密封腔体外侧的一端上分别安装有固定压帽9，驱替液管线通过固定压帽9连接于驱替液通道且在驱替液管线上设有驱替流体阀门6，实验流体管线通过固定压帽9连接于实验流体通道且在实验流体管线上设置有实验流体阀门5；实验流体通道的朝向密封腔体内部的一端上安装有快速接头8，五个流体囊7分别通过快速接头8连接于五个实验流体通道并悬挂于实验流体通道下方，五个流体囊7的容积不同且在密封腔体中交错布置；五个流体囊7分别用于盛装不同的实验流体，当驱替流体由驱替液通道进入密封腔体时能够挤压流体囊7，使流体囊中的实验流体经实验流体通道在实验流体阀门5的控制下排出。
其中，密封腔体的材质为不锈钢，流体囊7的材质为乳胶。
本发明的中间容器利用多个柔性材料制成的流体囊分别盛装不同的实验流体，并将多个流体囊设置于同一个密封腔体中，并在每个流体囊的出口处设置阀门，通过向密封腔体中注入驱替液挤压流体囊，并配合阀门的开闭控制流体囊中实验流体的排出，减少实验装置的数量及建造驱替实验装置的成本；利用驱替流体挤压实现实验流体的排放，不存在压力传导误差，利于精密压力计量；本发明可以根据实验目的和要求、需要储存和转移流体种类，选择流体囊的数量和容积，使用灵活，操作方便；本发明降低了仪器设置和实验装置成本，能够满足多种岩心驱替实验的需要，具有广阔的应用前景。
实施例2
图2示出了本实施例的岩心驱替实验系统的示意性结构图。
如图2所示，该岩心驱替实验系统，包括驱替泵、实施例1中的岩心驱替实验用中间容器、多通阀及岩心夹持器；岩心驱替实验用中间容器的驱替液通道通过驱替泵连接于驱替流体源，实验流体阀门通过多通阀连接于岩心夹持器。
利用该系统进行岩心驱替实验，操作方便、实验误差小，且装置占地面积小、成本低。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种岩心驱替实验用中间容器，其特征在于，包括：
密封腔体，所述密封腔体上设有驱替液通道及多个实验流体通道，每个所述实验流体通道上均设有实验流体阀门；
多个流体囊，所述流体囊由柔性材料制成且设置于所述密封腔体中，每个所述流体囊连通于一个所述实验流体通道；
所述流体囊用于盛装实验流体，当驱替流体由所述驱替液通道进入所述密封腔体时能够挤压所述流体囊，使所述流体囊中的实验流体经所述实验流体通道在所述阀门的控制下排出；
多个流体囊分别盛装不同的实验流体。
2.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用中间容器，其特征在于，所述密封腔体包括釜体、密封堵头和端盖，所述釜体呈桶状，一端开口，所述端盖将所述密封堵头压入所述釜体的开口端，使所述密封堵头与所述釜体的内壁之间密封连接。
3.根据权利要求2所述的岩心驱替实验用中间容器，其特征在于，还包括多个通孔，每个所述通孔依次穿过所述端盖和所述密封堵头与所述密封腔体连通，所述多个通孔中的一个通孔为所述驱替液通道，其他所述通孔为实验流体通道。
4.根据权利要求2所述的岩心驱替实验用中间容器，其特征在于，所述密封堵头包括堵头本体和密封圈，在所述堵头本体的侧壁上，沿所述堵头本体的周向开设有安装槽，所述密封圈套设于所述堵头本体上，且卡接于所述安装槽中。
5.根据权利要求2所述的岩心驱替实验用中间容器，其特征在于，所述釜体的靠近所述开口端的外壁上设有外螺纹，所述端盖上设有内螺纹，所述端盖通过所述内螺纹与所述外螺纹的配合安装于所述釜体上。
6.根据权利要求1或3所述的岩心驱替实验用中间容器，其特征在于，还包括驱替液管线和实验流体管线，所述驱替液通道和所述实验流体通道的朝向所述密封腔体外侧的一端上分别安装有固定压帽；
所述驱替液管线通过所述固定压帽连接于所述驱替液通道，所述驱替液管线上设有驱替流体阀门；
所述实验流体管线通过所述固定压帽连接于所述实验流体通道，所述实验流体阀门设置于所述实验流体管线上。
7.根据权利要求1或3所述的岩心驱替实验用中间容器，其特征在于，所述实验流体通道的朝向所述密封腔体内部的一端上安装有快速接头，所述流体囊通过所述快速接头与所述实验流体通道连通，并悬挂于所述实验流体通道下方。
8.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用中间容器，其特征在于，所述多个流体囊在所述密封腔体中交错布置。
9.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用中间容器，其特征在于，所述密封腔体的材质为不锈钢、碳钢或合金，所述流体囊的材质为乳胶、橡胶、树脂或塑料。
10.一种岩心驱替实验系统，其特征在于，包括驱替泵、根据权利要求1-9中任意一项所述的岩心驱替实验用中间容器、多通阀及岩心夹持器；
所述岩心驱替实验用中间容器的驱替液通道通过所述驱替泵连接于驱替流体源，所述实验流体阀门通过所述多通阀连接于所述岩心夹持器。
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