CN114923768A - 无损拆卸式高温高压岩心夹持器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无损拆卸式高温高压岩心夹持器装置，包括：围压夹、轴压夹和岩心筒体；本装置能够在高温环境下对柱塞状岩心加载围压和轴压，同时可进行流体驱替实验；岩心筒体使用手撕钢筒作为岩心包裹和密封介质，易于实现岩心与岩心筒体间的无损拆卸，使用石墨材质的内密封筒垫对岩心筒体两端的堵头进行密封；在围压夹加载时，围压筒周向收缩夹紧岩心产生径向应力，从而实现对岩心施加围压载荷，轴压夹在轴向上推挤岩心筒体的堵头，从而实现对岩心施加轴压载荷；得益于围压夹在实验完后可恢复初始形态，因此该岩心夹持器装置具有无损拆卸岩心的优势。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭地下气化、地热开发、油气开发和核废料埋存等领域使用的实验装置，具体涉及一种研究高温高压应力环境下岩石物性及流体渗流行为实验室装置。
背景技术
促进能源开发与使用向低碳化方向发展，保障国家能源供给安全，采用煤炭地下气化技术开采煤炭能源，开发利用地热能，开发高温高压的超深油气资源，是发展低碳能源的重要途经，因此室内实验模拟岩石在高温高压原地环境下的物理性质。
为了研究高温高压环境下，流体在岩心当中的流动行为，及岩心应力应变行为，需开展高温高压岩心驱替实验，而常规胶套材质岩心夹持装置无法达到200℃以上的实验温度，且分析岩心高温高压实验前后内部结构的变化，需将岩心完整不受损害的取出，因此需要设计一款能够无损拆卸的高温高压的岩心加持器。
在现有技术中，CN 202010063194.5，CN 201711211707.7公布的超高压高温岩心夹持器，均使用铜质材料作为岩心套管，该方案在实验后铜质套管发生形变裹紧岩心，使得很难将岩心进行完整拆卸，CN 201710932760.X公布了一种圆台形岩心夹持器，同样遇到岩心卡住难以拆卸的问题。因此设计一种无损拆卸式高温高压岩心夹持器尤为重要。
发明内容
本发明针对高温条件下难以给柱塞岩心施加围压，高温导致密封失效和拆卸夹持器岩心易破损的问题，提供了一种无损拆卸式高温高压岩心夹持器。
本发明提供了一种无损拆卸式高温高压岩心夹持器，主要由：岩心1、手撕钢筒2、堵头 3、内密封筒垫4、外密封环5、固紧螺帽6、气管7、围压筒8、围压夹9、轴压夹10、加热电圈11。
所述手撕钢筒2，采用手撕钢制成的无缝钢筒，长度需要能包裹岩心1和两端的堵头3。所述手撕钢筒2内部放置柱塞状岩心1后，其两端装入堵头3，堵头3内部放置内密封筒垫4，所述内密封筒垫4为石墨材质，手撕钢筒2包裹内密封筒垫4后，放置外密封环5，使手撕钢筒2与内密封筒垫4压实配合，拧入固紧螺帽6，使堵头3与外密封圈5相推挤，手撕钢筒2与内密封筒垫能更加紧密配合，增强手撕钢筒2与堵头3的密封效果(如附图3所示)。
所述岩心筒体装配完成后，装入围压筒8内，所述围压筒8由围压圆柱体8-1，夹扣8-2，垫片8-3组成，岩心筒体放置在围压筒8的中心，再将围压夹9卡入夹扣8-2，所述围压夹9 由弓形夹9-1，围压活塞9-2，围压密封圈9-3和围压油管9-4组成，所述围压油管9-4在注入液压油后，弓形夹9-1中的围压活塞9-2被挤出从而夹紧夹扣8-2，使得围压圆柱体8-2发生周向收缩产生径向力，从而实现对岩心筒体施加围压的作用。
所述围压筒8外安装有热电圈11，装有加热电圈11的围压筒8安装在轴压夹10内，所述轴压夹10结构如附图8所示，包括轴压油管10-1，轴压油壳体10-2，轴压活塞10-3和轴压密封圈10-4，通过轴压油管10-1向轴压油壳体10-2中泵入液压油，推动轴压活塞10-3给堵头3施加轴压。
附图说明
图1为本发明的零部件整体图；
图2为本发明的装配图；
图3为本发明的堵头和堵头半剖图；
图4为本发明的岩心筒体局剖图；
图5为本发明的内密封筒垫和外密封环半剖图；
图6为本发明的围压筒图；
图7为本发明的围压夹图和弓形夹半剖图；
图8为本发明的轴压夹图和轴压夹局部半剖图。
【附图标记说明】
1-岩心；2-手撕钢筒；3-堵头；4-内密封筒垫；5-外密封环；6-固紧螺帽；7-气管；8-围压筒；9-围压夹；10-轴压夹；11-加热电圈；81-围压圆柱体；82-夹扣；803-垫片；91-弓形夹；902- 围压活塞；93-围压密封圈；94-围压油管；101-轴压油管；102-轴压油壳体；103-轴压活塞；104- 轴压密封圈。
具体实施方式
为了明晰发明的目的、方案、流程，结合附图对本发明的技术方案进行清楚完整的述说。
装置安装步骤，请参阅附图1所示：第一步，手撕钢筒2一端插入堵头3，所述堵头3上套装有内密封筒垫4，手撕钢筒2包裹住内密封筒垫后，装入外密封环5，随后拧入固紧螺帽 6，将外密封环5压紧手撕钢筒2，使得手撕钢筒2和内密封筒垫4形成密封，如附图4所示；第二步，在所述手撕钢筒2的另一端放入岩心，再按照第一步的方法将手撕钢筒2的另一端进行密封；第三步，将所述安装好的岩心筒体，放入围压筒8中部，然后在所述围压筒8上装入围压夹9，最后在所述堵头3的接口处安装气管7；第四步，从所述围压筒8的一端装入加热电圈11，再将安装好加热电圈的夹持器卡入的轴压夹10中；
装置加压和升温步骤：第一步，通过围压夹9进油口给围压筒8施加夹紧力，通过轴压夹 10的进出气口注入气体检查气密性；第二步，通过轴压夹10进油口给岩心夹持器施加轴压；第三步，给加热电圈11通电，控制其温度，使其逐渐升温到目标温度；
岩心拆卸步骤：第一步，卸掉轴压和围压，将岩心筒体从轴压夹10中取出；第二步，将岩心筒体从围压夹8中轴向推出；第三步，拧下固紧螺帽6，推出外密封环5，即可取出堵头3和岩心1。
Claims (2)
1.一种无损拆卸式高温高压岩心夹持器，其特征在于，包括：岩心筒体、围压组件和轴压组件；
所述岩心筒体由岩心(1)，手撕钢筒(2)，堵头(3)，内密封筒垫(4)，外密封环(5)和固紧螺帽(6)组成，所述手撕钢筒(2)为手撕钢制成的无缝钢筒，手撕钢筒(2)的内径为岩心(1)的直径；
所述堵头(3)，内密封筒垫(4)，外密封环(5)和固紧螺帽(6)的外径均小于岩心(1)的直径；
所述岩心(1)放置于手撕钢筒(2)的中心，所述手撕钢筒(2)两端分别安装堵头(3)，所述堵头(3)装有内密封筒垫(4)，所述内密封筒垫(4)为石墨材质，所述手撕钢筒(2)包裹内密封筒垫(4)，所述手撕钢筒(2)被外密封环(5)压入环内，固紧螺帽(6)将所述外密封环(5)、手撕钢筒(2)和内密封筒垫(4)三者进行推紧压实，实现手撕钢筒(2)与堵头(3)之间的密封。
2.根据权利要求1所述的无损拆卸式高温高压岩心夹持器，其特征在于：
所述围压组件和轴压组件由围压筒(8)，围压夹(9)，轴压夹(10)组成；
所述围压筒(8)的内径大于手撕钢筒(2)外径；
所述围压筒(8)轴向长度大于岩心(1)加外密封环(5)长度之和；
所述围压筒(8)在围压夹(9)加载过程中，所述围压筒(8)发生周向收缩应变，在周向收缩应变作用下产生径向应力，从而转移至岩心(1)形成围压。
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