CN116678804B - 一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，涉及气体渗透率测定技术领域；包括工作平台，工作平台上设置有放置架，放置架能存放尺寸不同的岩心；在放置架的外侧设置有整理件，用于对岩心进行表面处理；在放置架上旋转设置有转移件，用于转移岩心；在工作平台上还设置有固定件，用于将岩心的圆周面进行密封固定；在工作平台上滑动设置有配合件，以输送气流；在工作平台上设置有毛细管更换件，用于更换毛细管；本发明根据现有的气体渗透率测定装置存在的缺陷，提出一种能自动化程度高，能对岩心进行高效更换，且适用于各种尺寸岩心的测定，人力参与少，省时省力。
Description
技术领域
本发明涉及气体渗透率测定技术领域，特别涉及一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置。
背景技术
气体渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小，根据达西公式计算得出；目前市场上该类主流产品，主要采用质量流量计法、气排水法、皂沫流量计法和脉冲衰减法等测试方法，虽然测定方法很多，但都存在一定的缺陷，在面对特别致密岩心的测试，数据准确度不高，数据质量也难以保证；另一方面，对岩心的更换需要人力进行，对于需要大量的检测数据而言，人力更换岩心是不能满足需求；针对上述问题，发明人结合多年经验，研发出一种自动化程度高，能高效对岩心进行更换，且满足对不同尺寸的岩心检测；测压精度高，人力参与少；公开号为CN112924361A的中国发明专利公开了一种岩石气体渗透检测用渗透率测定装置，其技术方案为：包括夹持器和机体，机体内部设有C值表和减压阀；夹持器包括外管、内管、固定密封塞、活动密封塞、密封压块和固定气囊；从技术的内容上看，该专利主要通过环形气囊对岩心的外侧进行挤压支撑，达到固定和密封的目的；但对于更换岩心，减少人力的技术问题，该专利并没有提出有效的技术方案。
发明内容
针对上述技术问题，本发明根据现有的气体渗透率测定装置存在的缺陷，提出一种能自动化程度高，能对岩心进行高效更换，且适用于各种尺寸岩心的测定，人力参与少，省时省力。
本发明所使用的技术方案为：一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，包括工作平台，工作平台上设置有放置架，放置架上呈圆形阵列布置有孔径不同的放置孔，用于存放尺寸不同的岩心；在放置架的外侧设置有整理件，用于对岩心进行表面处理；在放置架上旋转设置有转移件，用于转移岩心；转移件包括旋转安装在放置架上的方位转轴，方位转轴的两端分别径向滑动安装有顶出件和夹持件，顶出件用于将岩心从放置架的放置孔中顶出，夹持件用于夹持岩心；整理件包括固定安装在放置架上的整理座，整理座的内部设置有清理转筒；在工作平台上还设置有固定件，用于将岩心的圆周面进行密封固定；固定件包括固定设置在工作平台上的密封座，密封座上设置有气囊筒，气囊筒的内侧设置有密封气囊，通过向密封气囊充气，使密封气囊膨胀，以密封岩心的圆周面；在工作平台上滑动设置有配合件，配合件包括滑动设置在工作平台上的配合板，配合板上连通有气流泵；配合板与密封座配合，形成气流室，并通过气流泵向气流室输送气流；在密封座的端面上连通有管道，管道上设置有分支阀门，分支阀门上设置有分支阀门电磁夹持杆；在工作平台上设置有毛细管更换件，毛细管更换件包括旋转安装在工作平台上的毛细管安装台，毛细管安装台上滑动设置有呈圆形阵列排布的毛细管电磁夹持杆，每个毛细管电磁夹持杆上夹持设置有毛细管，毛细管转移至分支阀门处，并通过分支阀门电磁夹持杆夹持固定，以与分支阀门连通；与分支阀门连通的毛细管的下方设置有检测筒，检测筒上设置有气流检测器；管道的一端连通有U形管，在U形管的侧面设置有用于跟踪拍摄U形管中液面变化的拍摄设备。
进一步地，所述整理件包括径向滑动安装在整理座上的径向架，清理转筒旋转安装在径向架位于整理座内部的一端上，且径向架上设置有用于驱动清理转筒的转筒电机；在整理座上旋转安装有控制转环，控制转环上连接有压杆，通过压杆挤压推动径向架，以使清理转筒径向移动，径向架与整理座的外侧连接有弹簧；在整理座的外侧设置有控制电机，控制电机的输出轴上连接有驱动齿轮，驱动齿轮与控制转环构成齿轮副；在整理座的一端上设置有用于吸收杂质的吸尘设备。
进一步地，所述转移件包括设置在放置架上的转轴电机，转轴电机的输出轴上连接有皮带结构，皮带结构的一端与方位转轴连接，以驱动方位转轴转动。
进一步地，所述顶出件包括固定设置在方位转轴一端的丝杆电机一和导杆一，以及旋转安装在方位转轴一端的丝杆一，丝杆电机一用于驱动丝杆一；在导杆一上滑动安装有顶动滑座，且顶动滑座与丝杆一构成螺旋副；顶动滑座上设置有顶动电缸；夹持件包括固定设置在方位转轴另一端的丝杆电机二，丝杆电机二的输出轴上连接有皮带结构，在方位转轴的另一端上还滑动设置有导杆二和丝杆二，丝杆二与丝杆电机二输出轴上的皮带结构一端构成螺旋副；在导杆二和丝杆二的一端固定连接有连接座；连接座上设置有靠近电缸，靠近电缸的伸缩杆上连接有夹持安装座，夹持安装座上设置有用于夹持岩心的电磁夹持板。
进一步地，所述工作平台上固定设置有支撑架，用于支撑安装U形管，在工作平台上还固定设置有拍摄电缸，拍摄设备固定设置在拍摄电缸的伸缩杆上；与分支阀门连通的毛细管的下方设置有气流检测电缸，气流检测电缸固定安装在工作平台上，检测筒固定设置在气流检测电缸的伸缩杆上。
进一步地，所述固定件包括设置在工作平台上的充气泵，充气泵与气囊筒连通，以向气囊筒中的密封气囊充气，使密封气囊膨胀；在密封座的外侧设置有固定电缸，用于固定岩心。
进一步地，所述配合件包括设置在工作平台上的移动电机，移动电机的输出轴上连接有皮带结构，在配合板上固定设置有配合移动丝杆和配合移动导杆，以及用于检测气压的压力检测器；移动电机输出轴上的皮带结构一端与配合移动丝杆构成螺旋副。
进一步地，所述毛细管更换件包括设置在工作平台上的毛细管换位电机，毛细管换位电机用于驱动毛细管安装台转动。
本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明中，岩心放置在放置架上的放置孔中，放置孔的孔径不同，能放置不同尺寸的岩心，进而实现对不同尺寸岩心进行气体渗透率检测，通过转移件能将各个位置的岩心进行自动转移，省去人工操作；（2）本发明中，通过整理件对岩心表面进行清洁处理；除去由于岩心从地底取出，残留在表面的杂质，保证后续气流流通路径的通畅稳定；（3）本发明中，在气流经过毛细管流入大气中时，气流首先经过检测筒，检测筒中的气流检测器能检测气流的流通状态，以检测毛细管是否被杂质堵塞；以便于进行毛细管的更换，以保证气流从毛细管中流经时，不被其他因素干扰，保证检测结果的准确。
附图说明
图1为本发明整体结构的示意图。
图2为本发明整理件的示意图。
图3为本发明转移件的示意图。
图4为本发明配合件的示意图。
图5为本发明工作平台一端的安装示意图。
图6为本发明毛细管更换件的示意图。
图7为本发明固定件的示意图。
附图标记：1-工作平台；2-放置架；3-整理座；4-吸尘设备；5-控制电机；6-驱动齿轮；7-控制转环；701-压杆；8-径向架；9-弹簧；10-清理转筒；11-转筒电机；12-方位转轴；13-转轴电机；14-丝杆电机一；15-丝杆一；16-导杆一；17-顶动滑座；1701-顶动电缸；18-导杆二；19-丝杆二；20-丝杆电机二；21-连接座；22-靠近电缸；23-夹持安装座；24-电磁夹持板；25-气流泵；26-移动电机；27-配合移动丝杆；28-配合板；29-压力检测器；30-配合移动导杆；31-气流检测电缸；32-检测筒；33-毛细管换位电机；34-支撑架；35-U形管；36-拍摄电缸；37-拍摄设备；38-管道；39-分支阀门；40-毛细管安装台；41-毛细管；42-毛细管电磁夹持杆；43-分支阀门电磁夹持杆；44-充气泵；45-密封座；46-气囊筒；4601-密封气囊；47-固定电缸。
实施方式
下面结合附图对本发明进行具体说明：如图1至图3所示，工作平台1上设置有放置架2，放置架2上呈圆形阵列布置有孔径不同的放置孔，用于存放尺寸不同的岩心；在放置架2的外侧设置有整理件，用于对岩心进行表面处理；在放置架2上旋转设置有转移件，用于转移岩心；转移件包括旋转安装在放置架2上的方位转轴12，方位转轴12的两端分别径向滑动安装有顶出件和夹持件，顶出件用于将岩心从放置架2的放置孔中顶出，夹持件用于夹持岩心；整理件包括固定安装在放置架2上的整理座3，整理座3的内部设置有清理转筒10；整理件还包括径向滑动安装在整理座3上的径向架8，清理转筒10旋转安装在径向架8位于整理座3内部的一端上，且径向架8上设置有用于驱动清理转筒10的转筒电机11；在整理座3上旋转安装有控制转环7，控制转环7上连接有压杆701，通过压杆701挤压推动径向架8，以使清理转筒10径向移动，径向架8与整理座3的外侧连接有弹簧9；在整理座3的外侧设置有控制电机5，控制电机5的输出轴上连接有驱动齿轮6，驱动齿轮6与控制转环7构成齿轮副；在整理座3的一端上设置有用于吸收杂质的吸尘设备4；转移件包括设置在放置架2上的转轴电机13，转轴电机13的输出轴上连接有皮带结构，皮带结构的一端与方位转轴12连接，以驱动方位转轴12转动。
顶出件包括固定设置在方位转轴12一端的丝杆电机一14和导杆一16，以及旋转安装在方位转轴12一端的丝杆一15，丝杆电机一14用于驱动丝杆一15；在导杆一16上滑动安装有顶动滑座17，且顶动滑座17与丝杆一15构成螺旋副；顶动滑座17上设置有顶动电缸1701；夹持件包括固定设置在方位转轴12另一端的丝杆电机二20，丝杆电机二20的输出轴上连接有皮带结构，在方位转轴12的另一端上还滑动设置有导杆二18和丝杆二19，丝杆二19与丝杆电机二20输出轴上的皮带结构一端构成螺旋副；在导杆二18和丝杆二19的一端固定连接有连接座21；连接座21上设置有靠近电缸22，靠近电缸22的伸缩杆上连接有夹持安装座23，夹持安装座23上设置有用于夹持岩心的电磁夹持板24。
如图4至图7所示，在工作平台1上还设置有固定件，用于将岩心的圆周面进行密封固定；固定件包括固定设置在工作平台1上的密封座45，密封座45上设置有气囊筒46，气囊筒46的内侧设置有密封气囊4601，通过向密封气囊4601充气，使密封气囊4601膨胀，以密封岩心的圆周面；在工作平台1上滑动设置有配合件，配合件包括滑动设置在工作平台1上的配合板28，配合板28上连通有气流泵25；配合板28与密封座45配合，形成气流室，并通过气流泵25向气流室输送气流；在密封座45的端面上连通有管道38，管道38上设置有分支阀门39，分支阀门39上设置有分支阀门电磁夹持杆43；在工作平台1上设置有毛细管更换件，毛细管更换件包括旋转安装在工作平台1上的毛细管安装台40，以及固定设置在工作平台1上的毛细管换位电机33，毛细管换位电机33用于驱动毛细管安装台40转动；毛细管安装台40上滑动设置有呈圆形阵列排布的毛细管电磁夹持杆42，每个毛细管电磁夹持杆42上夹持设置有毛细管41，毛细管41转移至分支阀门39处，并通过分支阀门电磁夹持杆43夹持固定，以与分支阀门39连通；与分支阀门39连通的毛细管41的下方设置有检测筒32，检测筒32上设置有气流检测器；管道38的一端连通有U形管35，在U形管35的侧面设置有用于跟踪拍摄U形管35中液面变化的拍摄设备37；工作平台1上固定设置有支撑架34，用于支撑安装U形管35，在工作平台1上还固定设置有拍摄电缸36，拍摄设备37固定设置在拍摄电缸36的伸缩杆上；与分支阀门39连通的毛细管41的下方设置有气流检测电缸31，气流检测电缸31固定安装在工作平台1上，检测筒32固定设置在气流检测电缸31的伸缩杆上；固定件还包括设置在工作平台1上的充气泵44，充气泵44与气囊筒46连通，以向气囊筒46中的密封气囊4601充气，使密封气囊4601膨胀；在密封座45的外侧设置有固定电缸47，用于固定岩心；配合件还包括设置在工作平台1上的移动电机26，移动电机26的输出轴上连接有皮带结构，在配合板28上固定设置有配合移动丝杆27和配合移动导杆30，以及用于检测气压的压力检测器29；移动电机26输出轴上的皮带结构一端与配合移动丝杆27构成螺旋副。
工作原理：
岩心放置在放置架2上的放置孔中，放置孔的一端设置有顶出孔位，放置孔的孔径不同，能放置不同尺寸的岩心，进而实现对不同尺寸岩心进行气体渗透率检测；首先通过转轴电机13工作，使方位转轴12转动，即转移至目标岩心所在位置，丝杆电机一14工作，丝杆一15转动，使顶动滑座17滑动，顶动电缸1701通过顶出孔位对目标岩心进行顶动，使得岩心从放置孔中脱离，同时，丝杆电机二20工作，使导杆二18和丝杆二19移动，进而连接座21移动，通过靠近电缸22控制夹持安装座23朝向岩心移动，通过电磁夹持板24对岩心进行夹持，以将岩心从放置孔中取出并转移。
先对岩心表面进行整理，即将岩心转移至整理座3的方位，然后将岩心置于整理座3的内部，通过控制电机5工作，在齿轮传动下，控制转环7转动，通过压杆701对径向架8进行挤压推动，使清理转筒10靠近岩心表面，对岩心表面进行清洁处理；由于岩心从地底取出，为保证后续气流流经路径的通畅稳定，进而进行清洁处理，除去杂质。
对岩心进行表面处理后，将岩心转移至密封座45所在位置，并将岩心置于密封座45中，通过固定电缸47将岩心固定；通过充气泵44向密封气囊4601充气，使密封气囊4601膨胀，对岩心的外侧圆周进行密封压紧，阻挡气流通过；随后移动电机26工作，使配合板28移动并与密封座45的端部配合，形成气流室，气流泵25朝气流室输送气流，由于密封气囊4601对岩心外侧的密封，使得气流从岩心内部通过，然后通过管道38到达分支阀门39；在分支阀门39上连通设置毛细管41，通过分支阀门电磁夹持杆43进行固定夹持，然后管道38的一端与U形管35的一端连通，U形管35的另一端与大气连通，在U形管35内部预装一半的水，初始液面平衡；最终气流充斥在管道38、U形管35之间，气流只有通过毛细管41流入大气，由于毛细管41的阻流作用，必然在U形管35中的水封空间中形成压力，导致U形管35两侧水位不平衡，岩心内部气流量越大，U形管35的液面差越大；经标定换算出液位差与气流量的对应关系，从而测出流量，根据流量和压力，根据达西定律计算出气体渗透率；U形管35中液位差的变化，通过拍摄设备37进行实时拍摄跟踪，利用图像分析出液面位置；需要说明的是，在气流经过毛细管41流入大气中时，气流首先经过检测筒32，检测筒32中的气流检测器能检测气流的流通状态，以检测毛细管41是否被杂质堵塞；以便于进行毛细管41的更换，即毛细管换位电机33控制毛细管安装台40转动，毛细管电磁夹持杆42夹持毛细管41进行升降移动，以使毛细管41与分支阀门39配合连通，以保证气流从毛细管41中流经时，不被其他因素干扰，保证检测结果的准确。
Claims (8)
1.一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，包括工作平台（1），工作平台（1）上设置有放置架（2），放置架（2）上呈圆形阵列布置有孔径不同的放置孔，用于存放尺寸不同的岩心；其特征在于：在放置架（2）的外侧设置有整理件，用于对岩心进行表面处理；在放置架（2）上旋转设置有转移件，用于转移岩心；转移件包括旋转安装在放置架（2）上的方位转轴（12），方位转轴（12）的两端分别径向滑动安装有顶出件和夹持件，顶出件用于将岩心从放置架（2）的放置孔中顶出，夹持件用于夹持岩心；整理件包括固定安装在放置架（2）上的整理座（3），整理座（3）的内部设置有清理转筒（10）；在工作平台（1）上还设置有固定件，用于将岩心的圆周面进行密封固定；固定件包括固定设置在工作平台（1）上的密封座（45），密封座（45）上设置有气囊筒（46），气囊筒（46）的内侧设置有密封气囊（4601），通过向密封气囊（4601）充气，使密封气囊（4601）膨胀，以密封岩心的圆周面；在工作平台（1）上滑动设置有配合件，配合件包括滑动设置在工作平台（1）上的配合板（28），配合板（28）上连通有气流泵（25）；配合板（28）与密封座（45）配合，形成气流室，并通过气流泵（25）向气流室输送气流；在密封座（45）的端面上连通有管道（38），管道（38）上设置有分支阀门（39），分支阀门（39）上设置有分支阀门电磁夹持杆（43）；在工作平台（1）上设置有毛细管更换件，毛细管更换件包括旋转安装在工作平台（1）上的毛细管安装台（40），毛细管安装台（40）上滑动设置有呈圆形阵列排布的毛细管电磁夹持杆（42），每个毛细管电磁夹持杆（42）上夹持设置有毛细管（41），毛细管（41）转移至分支阀门（39）处，并通过分支阀门电磁夹持杆（43）夹持固定，以与分支阀门（39）连通；与分支阀门（39）连通的毛细管（41）的下方设置有检测筒（32），检测筒（32）上设置有气流检测器；管道（38）的一端连通有U形管（35），在U形管（35）的侧面设置有用于跟踪拍摄U形管（35）中液面变化的拍摄设备（37）。
2.根据权利要求1所述的一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，其特征在于：所述整理件包括径向滑动安装在整理座（3）上的径向架（8），清理转筒（10）旋转安装在径向架（8）位于整理座（3）内部的一端上，且径向架（8）上设置有用于驱动清理转筒（10）的转筒电机（11）；在整理座（3）上旋转安装有控制转环（7），控制转环（7）上连接有压杆（701），通过压杆（701）挤压推动径向架（8），以使清理转筒（10）径向移动，径向架（8）与整理座（3）的外侧连接有弹簧（9）；在整理座（3）的外侧设置有控制电机（5），控制电机（5）的输出轴上连接有驱动齿轮（6），驱动齿轮（6）与控制转环（7）构成齿轮副；在整理座（3）的一端上设置有用于吸收杂质的吸尘设备（4）。
3.根据权利要求1所述的一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，其特征在于：所述转移件包括设置在放置架（2）上的转轴电机（13），转轴电机（13）的输出轴上连接有皮带结构，皮带结构的一端与方位转轴（12）连接，以驱动方位转轴（12）转动。
4.根据权利要求1所述的一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，其特征在于：所述顶出件包括固定设置在方位转轴（12）一端的丝杆电机一（14）和导杆一（16），以及旋转安装在方位转轴（12）一端的丝杆一（15），丝杆电机一（14）用于驱动丝杆一（15）；在导杆一（16）上滑动安装有顶动滑座（17），且顶动滑座（17）与丝杆一（15）构成螺旋副；顶动滑座（17）上设置有顶动电缸（1701）；夹持件包括固定设置在方位转轴（12）另一端的丝杆电机二（20），丝杆电机二（20）的输出轴上连接有皮带结构，在方位转轴（12）的另一端上还滑动设置有导杆二（18）和丝杆二（19），丝杆二（19）与丝杆电机二（20）输出轴上的皮带结构一端构成螺旋副；在导杆二（18）和丝杆二（19）的一端固定连接有连接座（21）；连接座（21）上设置有靠近电缸（22），靠近电缸（22）的伸缩杆上连接有夹持安装座（23），夹持安装座（23）上设置有用于夹持岩心的电磁夹持板（24）。
5.根据权利要求1所述的一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，其特征在于：所述工作平台（1）上固定设置有支撑架（34），用于支撑安装U形管（35），在工作平台（1）上还固定设置有拍摄电缸（36），拍摄设备（37）固定设置在拍摄电缸（36）的伸缩杆上；与分支阀门（39）连通的毛细管（41）的下方设置有气流检测电缸（31），气流检测电缸（31）固定安装在工作平台（1）上，检测筒（32）固定设置在气流检测电缸（31）的伸缩杆上。
6.根据权利要求1所述的一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，其特征在于：所述固定件包括设置在工作平台（1）上的充气泵（44），充气泵（44）与气囊筒（46）连通，以向气囊筒（46）中的密封气囊（4601）充气，使密封气囊（4601）膨胀；在密封座（45）的外侧设置有固定电缸（47），用于固定岩心。
7.根据权利要求1所述的一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，其特征在于：所述配合件包括设置在工作平台（1）上的移动电机（26），移动电机（26）的输出轴上连接有皮带结构，在配合板（28）上固定设置有配合移动丝杆（27）和配合移动导杆（30），以及用于检测气压的压力检测器（29）；移动电机（26）输出轴上的皮带结构一端与配合移动丝杆（27）构成螺旋副。
8.根据权利要求1所述的一种毛细管法全自动气体渗透率测定装置，其特征在于：所述毛细管更换件包括设置在工作平台（1）上的毛细管换位电机（33），毛细管换位电机（33）用于驱动毛细管安装台（40）转动。
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