CN201273903Y - 高温高压微观实验夹持器 - Google Patents

Abstract

高温高压微观实验夹持器，应用于油田开发室内进行储层油气渗流可视性实验。特征是：在缸体内壁中部有环状台阶，固定架上平面有两个环形槽并分别有O型密封圈，两个环形槽之间有流体流入孔和流体流出孔，微观模型压在两个O型密封圈的上部。缸体上有环压孔能与手动泵连接；在缸体的两端各有一个密封盖，密封盖内部有石英玻璃柱，缸体、石英玻璃柱、玻璃挡板构成了一个密封的可透光整体。效果是：该设备能采用不同玻璃模型，在高压、高温下长时间进行实验。光源、显微镜、摄像头、显示器及刻录机则构成了成像系统；驱替泵、中间容器、回压阀、接样器构成了驱替系统。恒温水浴则为实验提供了恒温条件。

Description

高温高压微观实验夹持器

技术领域

本实用新型属于油田开发实验技术领域，特别涉及一种在试验室内进行储层气藏渗流试验的装置，特别是在模拟地层高温高压条件下的进行微观渗流实验装置的夹持器。

背景技术

由于石油资源的有限性和其在经济发展中的重要作用，石油资源开发成为各国经济发展的重要制约因素。目前，国内的剩余石油储量大多数为难动用储量，为了开发动用这些储量，必须了解这些储层的渗流特征，以及一些开发手段的驱油机理。

目前实验手段主要集中在岩芯实验，通过该类实验，可以了解部分地层特征并获取大量信息，但同微观可视实验相比，微观可视实验具有直观可靠的特点，所以，微观可视实验一直是渗流机理研究的重要手段之一。

目前，我所采用早期自制的微观实验仪进行带温度和压力下的微观流动实验，了解地层石油天然气流动情况。该设备延续了常规微观实验系统模型接口方式，为胶体粘结方式，耐压效果差，使用时间短，不能适用于长时间的实验研究，同时，采用环空加压和温控循环液体为同一种液体的方式，对外部设备要求高，且实验压力范围低，安全性差；另外一种为石油勘探开发研究院引进加拿大的类似设备，上世纪80年代，我所相关人员出国访问期间，将微观实验技术带到国外，该设备就是在此基础上形成的，由于保密原因，尚且不能获得该设备的技术数据。由于该设备使用的模型为未烧结模型，对模型的要求较高，且实验压力范围较低，目前，该设备尚没有完成过20Mpa以上的实验。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种高温高压微观实验夹持器，就是改善原有设备的安全性、实用性不足，即改善实验时间、稳定实验温度，提高实验压力，增加设备安全性。同时，达到实验设备小型化的目的。本实用新型涉及石油天然气流动实验装置，可以利用常规微观实验模型在较高温度，室温～150℃和较高压力<60Mpa下进行可视流动实验。该系统的核心为微观模型高温高压夹持器。

本实用新型采用的技术方案是：高温高压微观实验夹持器，主要由缸体、密封盖、水浴管和保温层组成。

缸体为圆筒状，在缸体内壁中部有一环状台阶，环状台阶作为微观模型7的固定架，该环状台阶与缸体为一个整体，固定架上平面有两个环形槽，两个环形槽内分别有O型密封圈，两个环形槽之间对称分布有两个孔，两个孔分别连接着流体流入孔和流体流出孔，微观模型压在两个O型密封圈的上部，流体流入孔和流体流出孔开口在缸体外壁上，流体流入孔和流体流出孔与系统连接后，驱替泵、中间容器、微观模型、回压阀和计量器构成一套密闭的流动空间。缸体上有环压孔，环压孔能与外部环压手动泵连接，环压手动泵能为空间提供压力源，这个压力第一能为微观模型外部提供环压，保证微观模型在高压下不至于破裂，第二可以将微观模型紧紧压在O型密封圈上，保证密封。

在缸体的两端各有一个密封盖。密封盖一端为圆筒状，圆筒外壁有螺纹，缸体与密封盖螺纹连接；密封盖内部有可密封的石英玻璃柱，石英玻璃柱由环状玻璃挡板固定在密封盖内部。缸体、石英玻璃柱、玻璃挡板构成了一个密封的可透光整体。密封盖与缸体之间有密封圈，密封盖与缸体之间的密封依靠密封圈完成。

在缸体的外壁上缠绕有水浴管，水浴管两端水浴进口、水浴出口并与水浴或油浴相连，保障实验的温度环境。

在水浴管外部有保温层。

高温高压微观实验夹持器与外部成像系统、驱替系统、环压系统和恒温系统相连接，其连接关系是：夹持器固定在显微镜底座上；

(1)成像系统包括：光源、显微镜、摄像头和刻录机和显示器，在夹持器底部有一个光源，在显微镜底座支架上固定有显微镜和摄像头，摄像头与刻录机和显示器连接，显微镜和摄像头在夹持器的顶部。

当夹持器下部光源发出的光线，光线通过夹持器的上下石英玻璃柱和微观模型，微观模型的图像能通过显微镜放大后被上部固定的摄像头捕获，图像信号传输到刻录机和显示器上显示，并被刻录机记录。

(2)驱替系统包括：驱替泵、中间容器、回压阀和计量器，驱替泵通过管线连接到中间容器上，中间容器通过管线连接到夹持器流体流入孔上，夹持器的流体流出孔通过管线与回压阀连接，回压阀通过管线连接计量器。

实验用流体被放置在带活塞的中间容器中，驱替泵通过管线把流体泵入中间容器，中间容器中的实验流体通过管线进入流体流入孔，并流经微观模型后从流体流出孔流出，经过回压阀流入计量器。

(3)环压系统包括手动泵，手动泵通过管线与夹持器的环压孔连接。

通过手动泵，将透明的液体泵入夹持器内，形成压力，将微观模型压紧在O型密封圈上。

(4)恒温系统包括恒温水浴，在夹持器的水浴进口和水浴出口上连接有恒温水浴。恒温水浴为夹持器的内部形成恒温环境。

该高温高压微观实验夹持器内，该微观实验夹持器为上下有石英观察窗密封的可透光装置。在流体流入孔和流体流出孔的内部开口有O型密封圈。微观模型放置于设备内部，微观模型的进口需要与流体流入孔的内部开口相对，微观模型的出口需要与流体流出孔的内部开口相对，连接方式为密封圈压紧式连接。当通过环压孔将环压透明液体打入密封盖之间的空腔后，微观模型会紧紧压在O型密封圈上；由于环压压力的存在，微观模型不会因为内部高压而发生爆裂(环压一般稍大于内部压力)，从而保证实验可以在很高压力下进行；夹持器外壁采用了水浴方式加温，可以保证环压液体温度恒定，与电加热相比，环压更稳定，设备安全性更高。

本实用新型的有益效果：高温高压微观实验夹持器，有密封圈和O型密封圈，使实验能够在较高压力、较长时间和较高温度下进行实验。采用了控温系统与加压系统分离的方式，并采用恒温水浴进行控温。通过该方法，可以使实验在较高温度下进行，并且温度控制稳定。手动泵为夹持器提供环压，通过环压保证了接口耐压条件，同时，保证了实验模型在高压下不会由于过压造成损坏。驱替泵和中间容器为实验提供不同流体的驱动；回压控制器可以保证模型内的压力控制；光源、显微镜、摄像头、显示器及刻录机则构成了成像系统。

该设备提高了实验的压力范围，安全性能优越，对微观实验在石油行业中的广泛应用和推广具有重要意义。

同样，该设备提高微观渗流实验条件更符合地层条件，提高了资料分析精度，使渗流机理研究走向一个新的深度。

附图说明

图1是本实用新型高温高压微观实验夹持器结构剖面示意图。

图2是高温高压微观实验系统示意图

图中，1.密封盖；2.缸体；3.水浴管；4.保温层；5.玻璃挡板；6.密封圈；7.微观模型；8.流体流入孔；9.环压孔；10.水浴进口；11.0型密封圈；12.流体流出孔；13.水浴出口；14.石英玻璃柱；15.夹持器；16.显微镜；17.摄像头；18.刻录机和显示器；19.回压阀；20.计量器；21.显微镜底座；22.光源；23.中间容器；24.驱替泵；25.手动泵；26.恒温水浴；27.恒温箱。

具体实施方式

实施例1：2006年，利用该套高温高压微观实验夹持器，进行了高温高压下的凝析气渗流实验，实验压力达到30兆帕，温度达到70℃，单个实验时间达到12小时。

该实施例中，微观模型7截面为圆柱形，直径为64mm，高度为64mm。

参阅图1。高温高压微观实验夹持器，缸体2为圆筒状，在缸体2内壁中部有环状台阶，环状台阶作为微观模型7的固定架，该环状台阶与缸体2为一个整体，固定架上平面有两个环形槽，两个环形槽内分别有O型密封圈11，两个环形槽之间对称分布有两个孔，两个孔之间的距离为74mm。两个孔分别连接着流体流入孔8和流体流出孔12，微观模型7压在两个O型密封圈11的上部。流体流入孔8和流体流出孔12开口在缸体2外壁上，流体流入孔8能通过管线连接中间容器23；流体流出孔12通过管线连接回压阀19。

缸体2中部一个有环压孔9，环压孔9能与外部环压手动泵25连接。

在缸体2的两端各有一个密封盖1，密封盖1一端为圆筒状，圆筒外壁有螺纹，缸体2与密封盖1螺纹连接。密封盖1内部有石英玻璃柱14，石英玻璃柱14由环状玻璃挡板5固定在密封盖1内部。缸体2、石英玻璃柱14、玻璃挡板5构成了一个密封的可透光整体，密封盖1与缸体2之间有一个密封圈6。

在缸体2的外壁上缠绕有水浴管3，水浴管3两端有水浴进口10和水浴出口13。在水浴管3外部有保温层4。

参阅图2。高温高压微观实验夹持器与外部成像系统、驱替系统、环压系统和恒温系统相连接关系：夹持器15固定在显微镜底座21上；

(1)成像系统包括：光源22、显微镜16、摄像头17和刻录机和显示器18，在夹持器15底部有一个光源22，在显微镜底座21支架上固定有显微镜16和摄像头17，摄像头17与刻录机和显示器18连接，显微镜16和摄像头17在夹持器15的顶部。

(2)驱替系统包括：驱替泵24、中间容器23、回压阀19和计量器20，驱替泵24通过管线连接到中间容器23上，中间容器23通过管线连接到夹持器15流体流入孔8上，夹持器15的流体流出孔12通过管线与回压阀19连接，回压阀19通过管线连接计量器20。

(3)环压系统包括手动泵25，手动泵25通过管线与夹持器15的环压孔9连接。

(4)恒温系统包括恒温水浴26，在夹持器15的水浴进口10和水浴出口13上连接有恒温水浴26。恒温水浴26为夹持器15的内部形成恒温环境。

具体实验过程如下：

1、打开高温高压微观模型夹持器15的上密封盖1，将微观模型7放在夹持器15的缸体2内壁中部环状台阶上，微观模型7的出口、进口与流体流入孔8和流体流出孔12相对，压紧。

2、旋紧上密封盖1，通过环压孔9向夹持器15的环空中注入清水，直到压力达到5MPa。此时，微观模型7接口会被仅仅压在O型密封圈11上，微观模型7与驱替系统形成一个密闭流动空间。

3、打开恒温水浴26，将温度设定为实验温度，随着温度的上升，环压会逐渐上升，环压稳定后，进行下一步实验。

4、将凝析气加入到中间容器23中，并将恒温箱27升温到预定温度。

5、调整回压阀19，设定回压压力。

6、用驱替泵24将水泵入中间容器23，中间容器23中的凝析气流入夹持器15，流经微观模型7，通过回压阀19，放至计量器20中。

7、流经微观模型7的凝析气在条件变化后，发生凝析现象，光源22发射的光，透过底部观察窗、模型和顶部观察窗，模型的孔道图像会经过显微镜放大，由摄像头获取。最终由显示器并又刻录机记录。

Claims (2)

1、一种高温高压微观实验夹持器，主要由缸体(2)、密封盖(1)、水浴管(3)和保温层(4)组成，其特征在于：

缸体(2)为圆筒状，在缸体(2)内壁中部有环状台阶，环状台阶作为微观模型(7)的固定架，该环状台阶与缸体(2)为一个整体，固定架上平面有两个环形槽，两个环形槽内分别有O型密封圈(11)，两个环形槽之间对称分布有两个孔，两个孔分别连接着流体流入孔(8)和流体流出孔(12)，微观模型(7)压在两个O型密封圈(11)的上部，流体流入孔(8)和流体流出孔(12)开口在缸体(2)外壁上；缸体(2)上有环压孔(9)，环压孔(9)能与外部环压手动泵(25)连接；

在缸体(2)的两端各有一个密封盖(1)，密封盖(1)一端为圆筒状，圆筒外壁有螺纹，缸体(2)与密封盖(1)螺纹连接；密封盖(1)内部有石英玻璃柱(14)，石英玻璃柱(14)由环状玻璃挡板(5)固定在密封盖(1)内部；缸体(2)、石英玻璃柱(14)、玻璃挡板(5)构成了一个密封的可透光整体，密封盖(1)与缸体(2)之间有密封圈(6)；

在缸体(2)的外壁上缠绕有水浴管(3)，水浴管(3)两端有水浴进口(10)和水浴出口(13)；

在水浴管(3)外部有保温层(4)。

2、根据权利要求1所述的高温高压微观实验夹持器，其特征是：高温高压微观实验夹持器与外部成像系统、驱替系统、环压系统和恒温系统相连接，其连接关系是：夹持器(15)固定在显微镜底座(21)上；

A成像系统包括：光源(22)、显微镜(16)、摄像头(17)和刻录机和显示器(18)，在夹持器(15)底部有一个光源(22)，在显微镜底座(21)支架上固定有显微镜(16)和摄像头(17)，摄像头(17)与刻录机和显示器(18)连接，显微镜(16)和摄像头(17)在夹持器(15)的顶部；

B驱替系统包括：驱替泵(24)、中间容器(23)、回压阀(19)和计量器(20)，驱替泵(24)通过管线连接到中间容器(23)上，中间容器(23)通过管线连接到夹持器(15)流体流入孔(8)上，夹持器(15)的流体流出孔(12)通过管线与回压阀(19)连接，回压阀(19)通过管线连接计量器(20)；

C环压系统包括手动泵(25)，手动泵(25)通过管线与夹持器(15)的环压孔(9)连接；

D恒温系统包括恒温水浴(26)，在夹持器(15)的水浴进口(10)和水浴出口(13)上连接有恒温水浴(26)。

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