CN202343334U

CN202343334U - 一种用于分析石油岩样的真空离心机

Info

Publication number: CN202343334U
Application number: CN2011204841440U
Authority: CN
Inventors: 宋卫国; 蔡建林
Original assignee: TAICANG JINXUAN LABORATORY EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: TAICANG JINXUAN LABORATORY EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2021-11-29

Abstract

本实用新型提供一种离心机，包括机架、离心机腔体、离心机盖板、转轴、转子、密封减震装置、电机以及用于对离心机腔体抽真空的真空装置；所述离心机腔体安装于机架上，所述离心机盖板活动连接于所述离心机腔体上，所述电机吊装与所述离心机腔体上，且电机转轴伸入离心机腔体，带动转子转动，所述转轴和离心机腔体通过密封减震装置连接。由于采用了真空结构设计以及密封减震装置，因此能够在离心机高速旋转的情况下保持离心机的稳定，能够有效突破目前常用的甩平式转子离心机的极限转速，达到12000转以上的转速，可以顺利完成各种岩样的油水驱替试验，并可应用于诸如医学分析试验等领域。

Description

一种用于分析石油岩样的真空离心机

技术领域

本实用新型涉及岩心分析领域，尤其涉及一种测量岩样的毛管压力数据的设备及方法。

背景技术

石油资源在国计民生中占有极其重要的位置，是社会发展和人类生存不可缺少的资源。随着工业的迅速发展、人口的增长和人民生活水平的提高，能源短缺已成为世界性问题，能源安全受到越来越多国家的重视。

目前，在油田勘探和开发中，必须要对取样的岩心进行分析才能提供理论依据，而在岩心分析中，最重要的岩心分析项目之一就是测量岩样的毛管压力数据。当互不相溶的两相流体在岩石孔隙内互相接触时，流体之间分界面上两侧流体的压力是不相等的，其压力差就定义为毛管压力。

测定岩心毛管压力曲线所依靠的方法主要是：压汞法、隔板法、离心机法。其中离心测量方法：将一圆柱状的小岩样洗净烘干后，抽真空使岩样饱和盐水，称重确定其饱和盐水的重量，然后把饱和盐水后的岩样置于特制的离心机盒内(岩样盒)，岩样浸入油相中。岩样盒在离心力的作用下，岩样中的水被油驱替出来，等量(等体积)的油进入岩样中，按转速从低到高，测量并记录各个转速下的岩样排出的水量。当再提高离心机的转速时，岩样排出的水量基本上不变为止，实验测量结果可以获得一系列的离心机转速及其对应的岩样排出的水量，按此就可以测量出岩样的毛管压力曲线。

岩样的离心试验采用的最佳形式是带甩平式转子的离心机，但目前国内外甩平式转子极限转速是每分钟10000转，导致离心机的离心转子能产生的油水驱替压力达不到最高要求，比如测定致密性的火山岩含油量时，因为离心力不够，导致油水驱替试验中被驱替物的残余量过高，测量的准确度大大降低。因此研究出能产生更大驱替压力的离心机，适合测量更多品种范围的岩样，减少被驱替物的残余量，使得试验数据更加准确。为油田开采提供更加准确的理论依据，更好的服务于能源开发，成为当前急需解决的课题。

加大离心力的方法有两种：

第一，增大转子(即离心吊篮)的旋转半径；

第二，提高转速。如果只增大离心机转子的旋转半径离心机的体积将会增大，不如增高转速来提高离心力，提高更直接。

但是提高转速或增大转子旋转半径必然对安全性要求更高，转子和吊篮必须具有足够的强度，离心机外壳用足够厚的钢板和离心机良好的减震系统.。同时转子转速增高后，当转速超过4000r/min时，空气与旋转的转轴之间的摩擦生热成为严重的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够大幅提高离心速度，并且能够有效避震且减少热量产生的离心机。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于分析石油岩样的真空离心机，包括机架、离心机腔体、离心机盖板、转轴、转子、密封减震装置、电机以及用于对离心机腔体抽真空的真空装置；

所述离心机腔体安装于机架上，所述离心机盖板活动连接于所述离心机腔体上，所述电机吊装与所述离心机腔体上，且电机转轴伸入离心机腔体，带动转子转动，所述转轴和离心机腔体通过密封减震装置连接。

进一步地，所述转子外端设有销轴及销轴孔，岩样盒通过销轴孔活动安装于所述销轴上。

进一步地，所述岩样盒包括盒体，设于盒体中的岩样室，设置于盒体底部的容积室，设置于岩样室和容积室之间的过滤网，还包括盖子，所述盖子与盒体间设有密封圈，所述盖子上还设有注液孔。

进一步地，所述密封减震装置包括：用于承载转轴的轴承座、设置于轴承座与转轴之间的U型密封圈，所述U型密封圈内设有向外施加力的U型弹性部件，所述密封圈外表面涂有真空润滑脂，当所述离心机腔体抽真空时，所述密封圈受力与所述轴承座内表面及转轴外表面紧密贴合。

进一步地，所述轴承座和离心机腔体的底面填充有密封填料。

进一步地，所述电机通过电机支架固定安装在托盘上，所述托盘通过橡胶减震块吊装于所述离心机腔体上。

进一步地，所述离心机腔体和机架之间设置有缓冲震动的减震橡胶座。

进一步地，所述离心机腔体上设有滑槽、凹槽以及密封圈，所述离心机盖板设置于所述滑槽中，所述离心机盖板通过滑槽滑动至闭合位置时，设置于所述离心机盖板上的滚轮落入所述凹槽并下移与所述密封圈紧密贴合。

进一步地，还包括用于显示、输入输出控制参数的控制显示装置，该装置包括用于控制转速的速度控制系统以及用于限制转速过快的过速保护系统。

本实用新型的优点及有益效果：

本实用新型提供的一种离心机，采用真空结构，能够避免因与空气摩擦而产生过多的热量，同时设计由离心机密封减震装置，能够在离心机高速旋转的情况下保持离心机的稳定。通过真空结构设计以及密封减震装置，能够有效突破目前常用的甩平式转子离心机的极限转速，能够达到12000转以上的转速，可以顺利完成各种岩样的油水驱替试验，并可应用于诸如医学分析试验等领域。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种用于分析石油岩样的真空离心机的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种用于分析石油岩样的真空离心机的俯视图；

图3为本实用新型提供的一种用于分析石油岩样的真空离心机的岩样盒结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种用于分析石油岩样的真空离心机的转子结构示意图。

附图标记说明：

1……机架；

2……离心机腔体；

3……离心机盖板；

4……转轴；

5……转子；

6……电机；

7……真空泵；

8……真空表；

9……轴承座；

10……U型密封圈；

11……U型弹性部件；

12……密封填料；

13……挡板；

14……岩样盒；

15……托盘；

16……电机支架；

17……橡胶连接件；

18……橡胶减震块；

19……橡胶密封圈；

20……凹槽；

21……拉手槽；

22……销轴；

23……盒体；

24……岩样室；

25……容积室；

26……过滤网；

27……盖子；

28……密封圈；

29……注液孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参考图1，一种用于分析石油岩样的真空离心机，包括：机架1、离心机腔体2、离心机盖板3、转轴4、转子5、岩样盒14、密封减震装置、电机6(调速直流电机)、真空装置、控制显示装置。

所述的离心机腔体2安装在机架1上，离心机盖板3设计为可移动式，通过橡胶密封圈19可密封离心机腔体2，所述电机6通过橡胶连接件17吊装在离心机腔体2上，并且电机转轴4伸入离心机腔体2，带动转子5旋转，所述的岩样盒14通过销轴孔挂在转子5的销轴22上，转轴4和离心机腔体2通过密封减震装置连接，本实用新型提供的离心机还安装了真空装置，通过真空泵7对离心机腔体2抽真空，所述的控制显示装置用来开关机、设置转速、显示转速、温度。

离心机腔体2和离心机盖板3用足够厚的钢板(3mm)制成，由于离心机腔体2内需要高度真空，电机6驱动轴伸入离心机腔体2内，高速旋转的电机3和离心机腔体2的密封装置，不但要起到保持一定真空度的作用，而且还要求达到减震功能，本实用新型提供的密封减震装置采用柔性连接，包括：一个电机驱动转轴4，具有外圆柱表面，其表面粗糙度小于0.1微米，转轴4一端和电机6主轴相连，一端伸入离心机腔体2内，转轴4和轴承座9之间安装有上下2个轴承，中间安装有一个U型密封圈10，它由密封材料和一个U型弹性部件11(弹簧)组成，所U型述密封圈10的密封唇安装方向沿转轴4轴向，U型弹性部件11施加一个力给密封唇口，使得U型密封圈10的内唇和转轴4贴合，外唇贴合于轴承座9的内表面，并且U型密封圈10唇口涂有真空润滑脂，当离心机腔体2被抽真空时，密封唇口受力后与所述的驱动轴外圆柱表面及轴承座9的内表面紧密贴合。所述密封材料可以是聚四氟乙烯树脂或者是加了充填物的聚四氟乙烯制成。

轴承座9和离心机腔体2的底面充填有密封填料12，比如氟橡胶之类，具有良好的弹性，缓冲转轴高速转动产生的震动，同时也起到真空密封作用。

在密封减震装置上下还安装了挡板13，和轴承座9用螺栓固定连接。

电机6通过电机支架16固定在托盘15上，托盘15通过橡胶减震连接件17吊装在离心机腔体2上，橡胶减震连接件17起到隔离电机6高速运转产生的震动传到离心机腔体2上。

离心机腔体2的底面通过螺栓和减震橡胶块18固定在机架1的横梁上，螺栓穿过减震橡胶块18起到固定作用，同时减震橡胶块18起到缓冲离心机腔体2的震动传到整台机器上。

离心机腔体2上面配置了离心机盖板3，如图2所示，该离心机盖板3安置在滑槽中，4脚安装有滚轮，通过上面的拉手槽21移动，并且当离心机盖板移动到离心机腔体2上面时，离心机盖板3的4个滚轮落入设计好的4个凹槽20内，离心机盖板3下移，盖住整个离心机腔体2，配合离心机腔体2上面的橡胶密封圈19，和离心机腔体2及底部的密封减震装置构成了一个密闭空间，具备了形成真空的条件。

真空泵7通过真空管路、真空阀和离心机腔体2连接，构成真空动力装置。同时，离心机腔体2上引出真空表8，能够随时观察真空变化。

控制显示装置安装在离心机腔体的另一侧，用来开关机、设置转速、显示转速、温度。除速度控制系统以外，还有一个过速保护系统，来限制转速超过规定设置，以防止转速超过转头最大规定转速时引起的转头撕裂或爆炸。同时，离心机腔体用能承受此种爆炸的装甲钢板密闭。

如图3和图4所示，转子5系统采用甩平式转头，由一个转子上悬吊着偶数个(一般是2个、4个，也有6个、8个)自由活动的吊桶〔岩样盒〕构成。这种甩平式转子的好处是岩样盒14操作，液体分层方便。这种甩平式转子非常适合岩心分析试验，目前大量应用在岩心分析离心机上。岩样盒挂在转子销轴22上的受力部分均采用高达10mm以上的高强度铝合金加工成型，能承受强大的离心力，岩样盒14设置有盖子27，盖子27上有注液孔29，当离心机运行时，岩样盒14的盖子27通过密封圈28密封，注液孔29也用密封螺钉密封，防止样品外泄、挥发。

所述岩样盒14包括盒体23，设于盒体23中的岩样室24，设置于盒体23底部的容积室25，设置于岩样室24和容积式25之间的过滤网26，还包括盖子27，所述盖子27与盒体23间设有密封圈28，所述盖子23上还设有注液孔29。

本实用新型还提供一种油驱水测定岩样毛管压力的方法，以放置4个岩样盒的转子为例，包括：

将4个圆柱状的岩样(岩样可以是不同材质的含油岩样)洗净烘干后，抽真空并使岩样饱和盐水，称重确定其饱和盐水后的重量，然后把饱和盐水后的岩样置于岩样盒14的岩样室24内，岩样盒14内注入驱替油，在岩样盒14垂直放置下，驱替油浸没岩样。

盖上岩样盒14的盖子23，然后用天平称重每一个岩样盒14，同时通过注液孔加注驱替油，使得进行测定的4个岩样盒14保持相同的重量。平衡重量差不能超过规定的范围，否则离心机高速旋转将产生很大的震动，乃至会损坏离心机。注液孔29用密封螺钉旋紧。

然后把岩样盒14挂在转子5上，当转子5静止时，这些岩样盒14的挂孔悬挂在转子5的销轴22上，岩样盒14呈垂直状态。

拉动离心机的离心机盖板3，直至离心机盖板3上的4个滚轮落入凹槽20内，离心机盖板3下沉并压在离心机腔体2的橡胶密封圈19上。

打开真空阀并启动真空泵7，观察真空表8，待指针接近-0.1MPa时，启动离心机。当转子在离心力的作用下转速达到200～800r/min时.岩样盒14即甩平到水平位置。

岩样盒14在离心力的作用下，岩样中的水被油驱替出来，等量(等体积)的油进入岩样中，油水在离心力的作用下被迅速分层，岩样中的水沉积在岩样盒14的最底下，也就是在容积室25的底层，按需要设定转速从低到高分几个档位，分别测量并记录各个转速下的岩样排出的水量(被驱替出来的水沉积在容积室的底层)。过滤网26安装在岩样室24和容积室25之间，能阻止岩样掉落的碎屑进入容积室25，提高测量的准确性。当再提高离心机的转速时，岩样排出的水量基本上不变为止，实验测量结果可以获得一系列的离心机转速及其对应的岩样排出的水量，按此就可以测量出岩样的毛管压力曲线。

当然，本真空离心机也能直接测定各种含油岩样的含油量，因为采用真空装置，最高达到12000转/每分钟的情况下，产生的离心力能够顺利完成各种岩样的驱替测量，准确的得出储集层中的有效孔隙度(也就是实际岩样里面相互连通的孔隙体积之和，和岩样总体积之比)。

同样原理，本真空离心机根据需要，更换相应的岩样盒14，也能进行水驱油、气驱水或者气驱油的各种岩样分析测定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；如果不脱离本实用新型的精神和范围，对本实用新型进行修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型权利要求的保护范围当中。

Claims

1.一种用于分析石油岩样的真空离心机，其特征在于，包括机架、离心机腔体、离心机盖板、转轴、转子、密封减震装置、电机以及用于对离心机腔体抽真空的真空装置；

2.根据权利要求1所述的真空离心机，其特征在于，所述转子外端设有销轴及销轴孔，岩样盒通过销轴孔活动安装于所述销轴上。

3.根据权利要求1所述的真空离心机，其特征在于，所述岩样盒包括盒体，设于盒体中的岩样室，设于盒体底部的容积室，设于岩样室和容积室之间的过滤网，还包括盖子，所述盖子与盒体间设有密封圈，所述盖子上还设有注液孔。

4.根据权利要求1所述的真空离心机，其特征在于，所述密封减震装置包括：用于承载转轴的轴承座、设置于轴承座与转轴之间的U型密封圈，所述U型密封圈内设有向外施加力的U型弹性部件，所述密封圈外表面涂有真空润滑脂，当所述离心机腔体抽真空时，所述密封圈受力与所述轴承座内表面及转轴外表面紧密贴合。

5.根据权利要求4所述的真空离心机，其特征在于，所述轴承座和离心机腔体的底面填充有密封填料。

6.根据权利要求1所述的真空离心机，其特征在于，所述电机通过电机支架固定安装在托盘上，所述托盘通过橡胶减震块吊装于所述离心机腔体上。

7.根据权利要求1所述的真空离心机，其特征在于，所述离心机腔体和机架之间设置有用于缓冲震动的减震橡胶座。

8.根据权利要求1所述的真空离心机，其特征在于，所述离心机腔体上设有滑槽、凹槽以及橡胶密封圈，所述离心机盖板设置于所述滑槽中，所述离心机盖板通过滑槽滑动至闭合位置时，设置于所述离心机盖板上的滚轮落入所述凹槽并下移与所述橡胶密封圈紧密贴合。

9.根据权利要求1所述的真空离心机，其特征在于，还包括用于显示、输入输出控制参数的控制显示装置，该装置包括用于控制转速的速度控制系统以及用于限制转速过快的过速保护系统。