CN116291411B - 一种多功能岩石驱替装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及岩石驱替测试技术领域，且公开了一种多功能岩石驱替装置，包括：安装体，所述安装体的内部设有用于固定岩石样本的夹持体，所述夹持体的两端设有压头，所述压头的内部开设有通道，所述安装体的两端分别设有连接端一和连接端二，所述连接端一和连接端二与对应的通道连通，该多功能岩石驱替装置，通过转接模块中转接盘与连接口的设计，可使驱替实验系统、真空系统、回压系统进行模块化处理，并同时与转接盘连接，在进行不同的系统操作时，只需利用连接管与对应的连接口配合连接即可，岩石样本驱替实验操作简单，连接管中连通孔和堵块与密封筒和针孔的配合设计，可保证连接口与连接管替换连接过程中连接管的密封性。

Description

一种多功能岩石驱替装置
技术领域
本发明涉及岩石驱替测试技术领域，具体为一种多功能岩石驱替装置。
背景技术
岩石驱替是油气资源开采中的一种流体驱替行为，非常规油气资源在致密储层中的运移过程中，孔隙结构和润湿性是影响毛管捕获的主要因素，对储层进行不同流体驱替实验是研究润湿性介质初始饱和度与残余饱和度关系的重要手段，使用岩石驱替实验可对岩石渗透率等进行测定。
岩石驱替实验装置中会涉及真空系统、流体驱替实验系统、回压系统等，以实现岩石样本的驱替实现，但是现有的岩石驱替装置在使用时，需要对真空系统、流体驱替实验系统、回压系统等进行替换连接，才能完成岩石驱替实验中的抽真空、设置回压、驱替实验等步骤，岩石驱替实验装置使用操作过程复杂，同时在各步骤间的替换连接过程中，难易保证岩石样本所在环境的不变性，会影响岩石驱替实验结果的准确性。
发明内容
为解决以上现有的岩石驱替装置在使用时，需要对真空系统、流体驱替实验系统、回压系统等进行替换连接，才能完成岩石驱替实验中的抽真空、设置回压、驱替实验等步骤，岩石驱替实验装置使用操作过程复杂，同时在各步骤间的替换连接过程中，难易保证岩石样本所在环境的不变性，会影响岩石驱替实验结果的准确性的问题，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多功能岩石驱替装置，包括：
安装体，所述安装体的内部设有用于固定岩石样本的夹持体，所述夹持体的两端设有压头，所述压头的内部开设有通道，所述安装体的两端分别设有连接端一和连接端二，所述连接端一和连接端二与对应的所述通道连通，所述安装体的表面安装有围压模块；
变向模块，所述变向模块的两端分别与连接端一和连接端二连通，所述变向模块的内部安装有用于调节流体流动方向的变向组件；
多个连接管，一端安装在所述变向模块的表面，另一端滑动安装在转接模块的内部，所述连接管位于所述转接模块内部一端的端口为凹形，内部设有连通孔，所述连通孔的表面开设有槽孔，所述槽孔内部安装有可移动复位的堵块；
所述转接模块的内部转动安装有转接盘，所述转接盘的表面设有多组连接口，所述连接口的内部设有密封筒，所述密封筒与所述连通孔相适配，所述密封筒的内部设有针孔，所述针孔与所述槽孔相适配；
测试模块，所述测试模块的输出端一通过管道与所述转接盘表面的连接口连通；
真空模块，所述真空模块的输出端二和输入端一通过管道分别与所述转接盘表面的两个连接口连通；
回压模块，所述回压模块的输入端二通过管道与所述转接盘表面的连接口连通。
进一步的，所述变向模块内部的变向组件包括：
固定环，所述固定环固定安装在所述变向模块的内部，所述固定环表面的两端均开设有一个或多个通孔，位于所述固定环同一端表面的多个通孔均不在同一轴向直线上；
调节柱，所述调节柱转动安装在所述固定环的内部，所述调节柱的内部开设有两组流道，两组所述流道分别与所述变向模块的两端相通，所述流道的表面与所述固定环的两端对应的位置均开通有开口，所述开口与所述固定环对应端的通孔相对应，调节柱的表面设有调节齿环，变向模块中设有用于驱动调节齿环转动的驱动组件。
进一步的，所述转接模块内部安装有用于调节所述连接管位于所述转接模块内部一端端口位置的伸缩缸，所述转接模块的内部设有用于驱动所述转接盘转动的驱动机构，驱动机构包括驱动电机和位于转接盘表面的齿盘。
进一步的，所述安装体的内表面安装有卡环，所述压头的外表面设有密封环，所述密封环与所述卡环相适配，所述压头的表面设有密封圈；
所述安装体的两端设有密封盖，所述密封盖的内侧面设有密封垫，所述密封垫与与所述密封环相适配。
进一步的，所述压头的表面滑动安装有多个限位块，所述限位块的伸出端为楔形，所述限位块与所述卡环的内侧面相适配，所述限位块与所述压头之间设有复位弹簧。
进一步的，所述测试模块还包括：
玻璃容器，所述玻璃容器中储存有测试液体；
泵体，所述泵体的入口通过截止阀与所述玻璃容器的出口连接；
活塞容器，所述活塞容器的进口与所述泵体的出口连接，所述活塞容器与所述输出端一和泵体之间的管路中均设有换向阀。
进一步的，所述真空模块还包括：
真空泵，所述真空泵进出端分别与所述输入端一和输出端二连接，所述输出端二与所述连接端一和输入端一与所述连接端二之间的管路中均设有真空截止阀；
过滤器，位于所述所述真空泵的进出端。
进一步的，所述回压模块包括：
回压泵，所述回压泵的出口端通过管道与所述连接口连接，所述回压泵与所述连接口之间的管路中设有回压阀；
缓冲容器，位于所述回压泵与所述回压阀之间的管路中。
进一步的，所述围压模块包括：
围压泵，所述围压泵的出口端通过围压进口管与所述安装体的内部连通，所述围压进口管中安装有围压截止阀和围压传感器；
围压出口管，所述围压出口管与所述安装体的内部连通，所述围压出口管中安装有放空截止阀。
进一步的，还包括：
流量计、压力传感器，均安装在所述连接端一和连接端二中；
温度控制箱，所述温度控制箱的导热输出端与所述夹持体的内部连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、该多功能岩石驱替装置，通过转接模块中转接盘与连接口的设计，可使驱替实验系统、真空系统、回压系统进行模块化处理，并同时与转接盘连接，在进行不同的系统操作时，只需利用连接管与对应的连接口配合连接即可，岩石样本驱替实验操作简单，同时连接管中连通孔和堵块与密封筒和针孔的配合设计，可保证连接口与连接管替换连接过程中连接管的密封性，从而避免岩石样本所在环境条件发生改变，以保证岩石样本驱替实验结果的准确性。
2、该多功能岩石驱替装置，通过变向模块中调节柱内部两组流道和开口与固定环表面两端通孔的配合设计，可对流体进入变向模块的流向进行调节，从而可在不拆卸岩石样本的情况下，对岩石样本进行双向测试，岩石样本双向测试操作方便。
3、该多功能岩石驱替装置，通过压头表面密封环和限位块与安装体内部卡环和密封盖的配合使用，可便于安装压头，同时避免压头向安装体外部滑移，并可提高压头与安装体之间的密封效果，进而提高岩石样本的驱替实验环境。
附图说明
图1为本发明岩石驱替装置内部结构示意图；
图2为本发明安装体内部结构示意图；
图3为本发明图2中A处结构示意图；
图4为本发明转接模块内部结构示意图；
图5为本发明图4中B处结构示意图；
图6为本发明转接盘底面结构示意图；
图7为本发明变向模块内部结构示意图；
图8为本发明变向模块与连接管分布结构示意图；
图9为本发明测试模块结构示意图；
图10为本发明真空模块结构示意图；
图11为本发明回压模块结构示意图。
图中：1、安装体；11、卡环；12、密封盖；2、夹持体；3、压头；31、密封环；32、限位块；33、通道；4、连接端一；41、连接端二；5、变向模块；51、固定环；511、通孔；52、调节柱；521、流道；53、调节齿环；6、连接管；61、连通孔；62、堵块；63、伸缩缸；7、转接模块；8、转接盘；81、连接口；811、密封筒；812、针孔；9、管道；10、测试模块；101、玻璃容器；102、泵体；103、活塞容器；104、输出端一；13、真空模块；131、真空泵；132、输出端二；133、输入端一；134、过滤器；14、回压模块；141、回压泵；142、缓冲容器；143、回压阀；144、输入端二；15、流量计；16、温度控制箱；17、围压泵；171、围压进口管；172、围压出口管。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
该多功能岩石驱替装置的实施例如下：
实施例一：
请参阅图1-图8，一种多功能岩石驱替装置，包括：安装体1，安装体1的内部设有用于固定岩石样本的夹持体2，夹持体2的两端设有压头3，压头3的内部开设有通道33，安装体1的两端分别设有连接端一4和连接端二41，连接端一4和连接端二41与对应的通道33连通，安装体1的表面安装有围压模块。
安装体1的内表面安装有卡环11，压头3的外表面设有密封环31，密封环31与卡环11相适配，压头3的表面设有密封圈；安装体1的两端设有密封盖12，密封盖12的内侧面设有密封垫，密封垫与与密封环31相适配，压头3的表面滑动安装有多个限位块32，限位块32的伸出端为楔形，限位块32与卡环11的内侧面相适配，限位块32与压头3之间设有复位弹簧。
变向模块5，变向模块5的两端分别与连接端一4和连接端二41连通，变向模块5的内部安装有用于调节流体流动方向的变向组件；
多个连接管6，一端安装在变向模块5的表面，另一端滑动安装在转接模块7的内部，连接管6位于转接模块7内部一端的端口为凹形，内部设有连通孔61，连通孔61的表面开设有槽孔，槽孔内部安装有可移动复位的堵块62；
转接模块7的内部转动安装有转接盘8，转接盘8的表面设有多组连接口81，连接口81的内部设有密封筒811，密封筒811与连通孔61相适配，密封筒811的内部设有针孔812，针孔812与槽孔相适配，转接模块7内部安装有用于调节连接管6位于转接模块7内部一端端口位置的伸缩缸63，转接模块7的内部设有用于驱动转接盘8转动的驱动机构，驱动机构包括驱动电机和位于转接盘8表面的齿盘。
测试模块10，测试模块10的输出端一104通过管道9与转接盘8表面的连接口81连通。
真空模块13，真空模块13的输出端二132和输入端一133通过管道9分别与转接盘8表面的两个连接口81连通。
回压模块14，回压模块14的输入端二144通过管道9与转接盘8表面的连接口81连通。
流量计15、压力传感器，均安装在连接端一4和连接端二41中。
温度控制箱16，温度控制箱16的导热输出端与夹持体2的内部连接。
实施例二：
请参阅图1-图8，一种多功能岩石驱替装置，包括：安装体1，安装体1的内部设有用于固定岩石样本的夹持体2，夹持体2的两端设有压头3，压头3的内部开设有通道33，安装体1的两端分别设有连接端一4和连接端二41，连接端一4和连接端二41与对应的通道33连通，安装体1的表面安装有围压模块。
变向模块5，变向模块5的两端分别与连接端一4和连接端二41连通，变向模块5的内部安装有用于调节流体流动方向的变向组件，变向模块5内部的变向组件包括：固定环51，固定环51固定安装在变向模块5的内部，固定环51表面的两端均开设有一个或多个通孔511，位于固定环51同一端表面的多个通孔511均不在同一轴向直线上；调节柱52，调节柱52转动安装在固定环51的内部，调节柱52的内部开设有两组流道521，两组流道521分别与变向模块5的两端相通，流道521的表面与固定环51的两端对应的位置均开通有开口，开口与固定环51对应端的通孔511相对应，调节柱52的表面设有调节齿环53，变向模块5中设有用于驱动调节齿环53转动的驱动组件。
多个连接管6，一端安装在变向模块5的表面，另一端滑动安装在转接模块7的内部，连接管6位于转接模块7内部一端的端口为凹形，内部设有连通孔61，连通孔61的表面开设有槽孔，槽孔内部安装有可移动复位的堵块62。
转接模块7的内部转动安装有转接盘8，转接盘8的表面设有多组连接口81，连接口81的内部设有密封筒811，密封筒811与连通孔61相适配，密封筒811的内部设有针孔812，针孔812与槽孔相适配。
测试模块10，测试模块10的输出端一104通过管道9与转接盘8表面的连接口81连通。
真空模块13，真空模块13的输出端二132和输入端一133通过管道9分别与转接盘8表面的两个连接口81连通。
回压模块14，回压模块14的输入端二144通过管道9与转接盘8表面的连接口81连通。
流量计15、压力传感器，均安装在连接端一4和连接端二41中。
温度控制箱16，温度控制箱16的导热输出端与夹持体2的内部连接。
实施例三：
请参阅图1-图11，一种多功能岩石驱替装置，包括：安装体1，安装体1的内部设有用于固定岩石样本的夹持体2，夹持体2的两端设有压头3，压头3的内部开设有通道33，安装体1的两端分别设有连接端一4和连接端二41，连接端一4和连接端二41与对应的通道33连通，安装体1的表面安装有围压模块，围压模块包括：围压泵17，围压泵17的出口端通过围压进口管171与安装体1的内部连通，围压进口管171中安装有围压截止阀和围压传感器；围压出口管172，围压出口管172与安装体1的内部连通，围压出口管172中安装有放空截止阀。
变向模块5，变向模块5的两端分别与连接端一4和连接端二41连通，变向模块5的内部安装有用于调节流体流动方向的变向组件。
多个连接管6，一端安装在变向模块5的表面，另一端滑动安装在转接模块7的内部，连接管6位于转接模块7内部一端的端口为凹形，内部设有连通孔61，连通孔61的表面开设有槽孔，槽孔内部安装有可移动复位的堵块62。
转接模块7的内部转动安装有转接盘8，转接盘8的表面设有多组连接口81，连接口81的内部设有密封筒811，密封筒811与连通孔61相适配，密封筒811的内部设有针孔812，针孔812与槽孔相适配。
测试模块10，测试模块10的输出端一104通过管道9与转接盘8表面的连接口81连通，测试模块10还包括：玻璃容器101，玻璃容器101中储存有测试液体；泵体102，泵体102的入口通过截止阀与玻璃容器101的出口连接；活塞容器103，活塞容器103的进口与泵体102的出口连接，活塞容器103与输出端一104和泵体102之间的管路中均设有换向阀。
真空模块13，真空模块13的输出端二132和输入端一133通过管道9分别与转接盘8表面的两个连接口81连通，真空模块13还包括：真空泵131，真空泵131进出端分别与输入端一133和输出端二132连接，输出端二132与连接端一4和输入端一133与连接端二41之间的管路中均设有真空截止阀；过滤器134，位于真空泵131的进出端。
回压模块14，回压模块14的输入端二144通过管道9与转接盘8表面的连接口81连通，回压模块14包括：回压泵141，回压泵141的出口端通过管道9与连接口81连接，回压泵141与连接口81之间的管路中设有回压阀143；缓冲容器142，位于回压泵141与回压阀143之间的管路中。
流量计15、压力传感器，均安装在连接端一4和连接端二41中。
温度控制箱16，温度控制箱16的导热输出端与夹持体2的内部连接。
岩石驱替装置工作原理：
在使用该岩石驱替装置对岩石样本进行驱替测试时，先将岩石样本安装在夹持体2中，并利用压头3压紧岩石样本的两端，此时密封环31和限位块32会与卡环11配合在一起，防止压头3移动，同时利用密封盖12对压头3进行密封固定。
岩石样本安装完成之后，通过转接模块7内部的驱动机构驱动转接盘8转动，利用转接盘8调节连接口81的位置，将与真空模块13连接的连接口81转动到与对应的连接管6相对的位置，并利用伸缩缸63带动带连接管6的端口插接在连接口81中，此时连通孔61会与密封筒811配合在一起，然后针孔812会顶开堵块62，并与连通孔61配合在一起，利用真空模块13中真空泵131和过滤器134以及输出端二132和输入端一133配合，开启真空泵131，对安装体1和岩石样本进行抽真空处理。
利用围压泵17与围压进口管171和围压截止阀的配合，对岩石样本施加围压，等围压出口管172中的放空截止阀有流体流出后，关闭放空截止阀，并继续对岩石样本施加围压，直至岩石样本周围的围压达到设定值。
利用回压泵141、缓冲容器142、回压阀143和输入端二144的配合，利用缓冲容器142对回压阀143的回压口施加回压，利用泵体102、活塞容器103、输出端一104以及截止阀的配合，使用泵体102进行压力驱替。
当需要对岩石样本进行稳态渗透率测试时，在对安装体1的内部施加围压之后，利用测试模块10，打开泵体102，对岩石样本进行稳态渗透率测试。
当需要对岩石样本进行瞬时渗透率测试时，在对安装体1的内部施加围压之后，利用测试模块10，打开泵体102，对岩石样本进行加压，达到设定值后，利用压力传感器对加压进行监测，为保持压力平衡一段时间，然后利用泵体102继续加压到设定值，对岩石样本进行测试。
在对岩石样本进行测试时，当需要调整岩石样本的测试方向时，利用驱动设备驱动控制调节柱52转动，调节柱52带动流道521一起转动，流道521表面的开口同步移动，当流道521表面的开口与固定环51表面不同端中的通孔511配合在一起时，此时固定环51表面的通孔511与流道521配合之后，连接管6内部流体通过变向模块5之后，其流向也会同步改变，以此即可调节岩石样本的测试方向。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多功能岩石驱替装置，其特征在于，包括：
安装体(1)，所述安装体(1)的内部设有用于固定岩石样本的夹持体(2)，所述夹持体(2)的两端设有压头(3)，所述压头(3)的内部开设有通道(33)，所述安装体(1)的两端分别设有连接端一(4)和连接端二(41)，所述连接端一(4)和连接端二(41)与对应的所述通道(33)连通，所述安装体(1)的表面安装有围压模块；
变向模块(5)，所述变向模块(5)的两端分别与连接端一(4)和连接端二(41)连通，所述变向模块(5)的内部安装有用于调节流体流动方向的变向组件；
多个连接管(6)，一端安装在所述变向模块(5)的表面，另一端滑动安装在转接模块(7)的内部，所述连接管(6)位于所述转接模块(7)内部一端的端口为凹形，内部设有连通孔(61)，所述连通孔(61)的表面开设有槽孔，所述槽孔内部安装有可移动复位的堵块(62)；
所述转接模块(7)的内部转动安装有转接盘(8)，所述转接盘(8)的表面设有多组连接口(81)，所述连接口(81)的内部设有密封筒(811)，所述密封筒(811)与所述连通孔(61)相适配，所述密封筒(811)的内部设有针孔(812)，所述针孔(812)与所述槽孔相适配；
测试模块(10)，所述测试模块(10)的输出端一(104)通过管道(9)与所述转接盘(8)表面的连接口(81)连通；
真空模块(13)，所述真空模块(13)的输出端二(132)和输入端一(133)通过管道(9)分别与所述转接盘(8)表面的两个连接口(81)连通；
回压模块(14)，所述回压模块(14)的输入端二(144)通过管道(9)与所述转接盘(8)表面的连接口(81)连通。
2.根据权利要求1所述的多功能岩石驱替装置，其中，所述变向模块(5)内部的变向组件包括：
固定环(51)，所述固定环(51)固定安装在所述变向模块(5)的内部，所述固定环(51)表面的两端均开设有一个或多个通孔(511)，位于所述固定环(51)同一端表面的多个通孔(511)均不在同一轴向直线上；
调节柱(52)，所述调节柱(52)转动安装在所述固定环(51)的内部，所述调节柱(52)的内部开设有两组流道(521)，两组所述流道(521)分别与所述变向模块(5)的两端相通，所述流道(521)的表面与所述固定环(51)的两端对应的位置均开通有开口，所述开口与所述固定环(51)对应端的通孔(511)相对应。
3.根据权利要求1所述的多功能岩石驱替装置，其中，所述转接模块(7)内部安装有用于调节所述连接管(6)位于所述转接模块(7)内部一端端口位置的伸缩缸(63)，所述转接模块(7)的内部设有用于驱动所述转接盘(8)转动的驱动机构。
4.根据权利要求1所述的多功能岩石驱替装置，其中，所述安装体(1)的内表面安装有卡环(11)，所述压头(3)的外表面设有密封环(31)，所述密封环(31)与所述卡环(11)相适配，所述压头(3)的表面设有密封圈；
所述安装体(1)的两端设有密封盖(12)，所述密封盖(12)的内侧面设有密封垫，所述密封垫与与所述密封环(31)相适配。
5.根据权利要求4所述的多功能岩石驱替装置，其中，所述压头(3)的表面滑动安装有多个限位块(32)，所述限位块(32)的伸出端为楔形，所述限位块(32)与所述卡环(11)的内侧面相适配，所述限位块(32)与所述压头(3)之间设有复位弹簧。
6.根据权利要求1所述的多功能岩石驱替装置，其中，所述测试模块(10)还包括：
玻璃容器(101)，所述玻璃容器(101)中储存有测试液体；
泵体(102)，所述泵体(102)的入口通过截止阀与所述玻璃容器(101)的出口连接；
活塞容器(103)，所述活塞容器(103)的进口与所述泵体(102)的出口连接，所述活塞容器(103)与所述输出端一(104)和泵体(102)之间的管路中均设有换向阀。
7.根据权利要求1所述的多功能岩石驱替装置，其中，所述真空模块(13)还包括：
真空泵(131)，所述真空泵(131)进出端分别与所述输入端一(133)和输出端二(132)连接，所述输出端二(132)与所述连接端一(4)和输入端一(133)与所述连接端二(41)之间的管路中均设有真空截止阀；
过滤器(134)，位于所述所述真空泵(131)的进出端。
8.根据权利要求1所述的多功能岩石驱替装置，其中，所述回压模块(14)包括：
回压泵(141)，所述回压泵(141)的出口端通过管道(9)与所述连接口(81)连接，所述回压泵(141)与所述连接口(81)之间的管路中设有回压阀(143)；
缓冲容器(142)，位于所述回压泵(141)与所述回压阀(143)之间的管路中。
9.根据权利要求1所述的多功能岩石驱替装置，其中，所述围压模块包括：
围压泵(17)，所述围压泵(17)的出口端通过围压进口管(171)与所述安装体(1)的内部连通，所述围压进口管(171)中安装有围压截止阀和围压传感器；
围压出口管(172)，所述围压出口管(172)与所述安装体(1)的内部连通，所述围压出口管(172)中安装有放空截止阀。
10.根据权利要求1-9任一项所述的多功能岩石驱替装置，其中，还包括：
流量计(15)、压力传感器，均安装在所述连接端一(4)和连接端二(41)中；
温度控制箱(16)，所述温度控制箱(16)的导热输出端与所述夹持体(2)的内部连接。
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