CN203175549U - 分层注汽模拟试验用岩心夹持器 - Google Patents

Abstract

一种分层注汽模拟实验用岩心夹持器，设有试样衬套，其顶端固定有端盖，端盖上设有入口喷嘴，试样衬套侧壁上设有高压介质入口及出口；柱塞衬套顶端与试样衬套底端固定连接；环抱式密封套为一弹性密封套，其顶端经由试样衬套及端盖密封固定，其底端经由试样衬套及柱塞衬套密封固定；柱塞设置于环抱式密封套及柱塞衬套形成的管路中，柱塞包括密封杆及螺纹杆，密封杆与柱塞衬套内表面密封滑动接触，螺纹杆穿设出柱塞衬套的底端，且与固定于柱塞衬套底端的双向进给机构经由螺纹联动设置；柱塞底端设有出口喷嘴。通过更换不同的岩心，可有效地模拟地层环境，增强分层注汽室内模拟试验，对优化分层注汽工艺参数，提高油田生产效率有明显效果。

Description

分层注汽模拟试验用岩心夹持器

技术领域

本实用新型涉及一种岩心夹持器，尤其是涉及一种用做地层参数模拟，以完成稠油热采分层注汽工艺模拟试验的分层注汽模拟实验用岩心夹持器。

背景技术

分层注汽工艺是稠油热采的主要工艺技术之一，其中通过室内试验模拟地层环境，验证分层注汽工艺、相关工具的性能是一种行之有效的方法。

岩心夹持器是油田开发室内工艺试验设备，通用型的岩心夹持器一般用做岩心特性试验。现有的模拟设备都需要随着钻井同时进行检测，不能有效的提前对要进行作业的地层进行相应的作业准备，而且岩心实验设备较为复杂，成本较高。而专门为分层注汽工艺专门研制的专用型岩心夹持器，用做地层参数模拟，以完成稠油热采分层注汽工艺模拟试验的，在国内尚属空白。所以研制一种结构简单，而且能够实现实验室试验，便于更换岩心，多次使用的试验设备，对于现阶段的岩心试验作业来说具有重大的意义。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种分层注汽模拟实验用岩心夹持器，用做地层参数模拟，以完成稠油热采分层注汽工艺模拟试验。

本实用新型的技术解决方案是：

一种分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其中，所述夹持器设有：

试样衬套，其顶端固定有端盖，所述端盖上设有入口喷嘴，所述试样衬套侧壁上设有高压介质入口及高压介质出口；

柱塞衬套，其顶端与所述试样衬套底端固定连接；

环抱式密封套，为一弹性密封套，设置于所述试样衬套内，其顶端经由所述试样衬套及端盖密封固定，其底端经由所述试样衬套及柱塞衬套密封固定；

柱塞，设置于所述环抱式密封套及柱塞衬套形成的管路中，该柱塞包括密封杆及螺纹杆，所述密封杆与所述柱塞衬套内表面密封滑动接触，所述螺纹杆穿设出所述柱塞衬套的底端，且与固定于所述柱塞衬套底端的双向进给机构经由螺纹联动设置；所述柱塞中心设有介质管路，其底端设有出口喷嘴。

上述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其中，所述端盖与所述试样衬套的顶端、所述试样衬套底端与柱塞衬套的顶端之间为法兰连接，所述环抱式密封套的两端通过上述法兰结构夹紧并固定密封。

上述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其中，位于所述柱塞衬套内的所述柱塞的密封杆外侧壁上固定有密封圈。

上述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其中，所述双向进给机构包括轴承套，所述轴承套内设有辊子轴承，所述辊子轴承内设有轴承座；所述轴承套顶端与所述柱塞衬套固定连接，其底端下方设有旋转端盖，所述旋转端盖与所述轴承座固定连接，其中心设有内螺纹孔，所述内螺纹孔的螺纹能够与所述螺纹杆配合联动。

上述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其中，所述双向进给机构内或柱塞衬套内固定有键螺母，所述螺纹杆沿轴向对应所述键螺母开设有限位滑道。

上述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其中，所述双向进给机构与所述柱塞衬套之间设有弹簧垫圈。

上述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其中，所述旋转端盖上设有能够插放力矩扳手的光孔。

上述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其中，所述端盖与所述试样衬套的顶端、所述试样衬套底端与柱塞衬套的顶端之间由螺栓、防松垫圈及螺母构成的连接机构固定连接。

由以上说明得知，本实用新型与现有技术相比较，确实可达到如下的功效：

本实用新型应用于分层注汽模拟试验，通过更换不同的岩心试验来改变试验参数，进行达到模拟地层参数的目的。

本实用新型采用环抱式密封套包裹岩心试样，高压介质入口与高压介质入口与地面液压系统相连，在一定压力下压缩环抱式密封套来保证岩心试样的密封效果。

本实用新型的通过键螺母、圆锥棍子轴承构成双向进给旋转机构，可以实现进给旋转端盖的正、反向旋转，并驱动双向移动柱塞动作。

本实用新型的双向移动柱塞采用螺纹杆式双向进给机构。双向移动柱塞设计有螺纹杆，在进给旋转端盖的驱动下可以方便地实现夹紧、松开的动作。在进给旋转端盖处设计有对称的两个光孔，可以配合扭矩扳手控制夹紧力。

本实用新型在双向移动柱塞螺纹杆部分加工有键槽作为限位滑道，配合键螺母使用，使双向移动柱塞在动作时实现前后动作，而不产生旋转。

本实用新型的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，通过更换不同的试验用岩心，可有效地模拟地层环境，可大大提高分层注汽室内模拟试验手段，对优化分层注汽工艺参数，提高油田生产效率将有明显效果。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖视图。

主要元件标号说明：

本实用新型：

1：入口喷嘴        2：端盖         3：螺母

4：防松垫圈        5：螺栓         6：环抱式密封套

7：试样衬套        8：岩心试样     9：高压介质入口

10：高压介质出口   11：柱塞        12：螺栓

13：防松垫圈       14：螺母        15：柱塞衬套

16：密封圈         17：弹簧垫圈    18：键螺母

19：轴承套         20：轴承座      21：辊子轴承

22：旋转端盖       23：出口喷嘴

具体实施方式

一种分层注汽模拟实验用岩心夹持器，设有：试样衬套、柱塞衬套、环抱式密封套及柱塞。所述试样衬套，其顶端固定有端盖，所述端盖上设有入口喷嘴，所述试样衬套侧壁上设有高压介质入口及高压介质出口；所述柱塞衬套，其顶端与所述试样衬套底端固定连接；所述环抱式密封套，为一弹性密封套，设置于所述试样衬套内，其顶端经由所述试样衬套及端盖密封固定，其底端经由所述试样衬套及柱塞衬套密封固定；所述柱塞，设置于所述环抱式密封套及柱塞衬套形成的管路中，该柱塞包括密封杆及螺纹杆，所述密封杆与所述柱塞衬套内表面密封滑动接触，所述螺纹杆穿设出所述柱塞衬套的底端，且与固定于所述柱塞衬套底端的双向进给机构经由螺纹联动设置；所述柱塞中心设有介质管路，其底端设有出口喷嘴。本实用新型通过更换不同的试验用岩心，可有效地模拟地层环境，可大大提高分层注汽室内模拟试验手段，对优化分层注汽工艺参数，提高油田生产效率将有明显效果。

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

请参照图1所示，为本实用新型较佳实施例的结构示意图。如图所示，较佳的，本实用新型的一种分层注汽模拟实验用岩心夹持器设有：试样衬套7、柱塞衬套15、环抱式密封套6及柱塞11。所述试样衬套7，其顶端固定有端盖2，所述端盖2上设有入口喷嘴1，所述试样衬套7侧壁上设有高压介质入口9及高压介质出口10；该试样衬套7内具有容置实验用岩心试样8的空间，在固定好岩心后，通过入口喷嘴1输入试验介质，对岩心进行模拟试验。而所述柱塞衬套15，其顶端与所述试样衬套7底端固定连接；所述柱塞衬套15与试样衬套7连接形成一管状结构。另外，所述环抱式密封套6为一弹性密封套，其设置于所述试样衬套7内，其顶端经由所述试样衬套7及端盖2密封固定，其底端经由所述试样衬套7及柱塞衬套15密封固定；借此，所述环抱式密封套6封隔了试样衬套7的内部空间，使试样衬套7和环抱式密封套6之间形成了一个与关内空间隔绝的弹性环空，所述高压介质入口9即高压介质出口10对应该弹性环空设置，用以将高压介质输送至该弹性环空，使环抱式密封套6向内挤压，抱紧中心的岩心样品。较佳的，所述环抱式密封套6与所述试样衬套7贴紧时，其内侧面与所述柱塞衬套15内侧面平齐。

所述柱塞11设置于所述环抱式密封套6及柱塞衬套15形成的管路中，该柱塞11包括密封杆及螺纹杆，所述密封杆与所述柱塞衬套15内表面密封滑动接触，所述螺纹杆穿设出所述柱塞衬套15的底端，且与固定于所述柱塞衬套15底端的双向进给机构经由螺纹联动设置；所述柱塞11大致为一凸字形，较宽的顶部为所述密封杆，与所述柱塞衬套15的内侧面紧密贴合，用以防止顶部的试验介质从柱塞11外表面流出；同时，该密封杆也能够滑动至所述环抱式密封套6内表面，并与之紧密贴合，通过环抱式密封套6的抱紧而实现密封，防止试验介质流过。所述柱塞11中心设有介质管路，其底端设有出口喷嘴23，用以排出试验介质。

如上所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，较佳的，位于所述柱塞衬套15内的所述柱塞11的密封杆外侧壁上固定有密封圈16，更进一步的防止试验介质从柱塞11和柱塞衬套15之间留出，同时也保证了岩心试验时的压力。

如上所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其较佳的实施例中，如图所示，所述端盖2与所述试样衬套7的顶端、所述试样衬套7底端与柱塞衬套15的顶端之间为法兰连接，采用法兰连接能够获得更好的密封效果，同时，所述环抱式密封套6的两端通过上述法兰结构夹紧并固定密封；通过法兰连接时，法兰的连接平面的压紧，使环抱式密封套6在试样衬套7两端能够实现紧密的密封固定，以使环抱式密封套6在其内表面和外表面均能形成完全密封的两个容置空间。

较佳的，如上述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，所述端盖2与所述试样衬套7的顶端、所述试样衬套7底端与柱塞衬套15的顶端之间由螺栓5、12、防松垫圈4、13及螺母3、14构成的连接机构固定连接，借此，能够使连接更加的牢固。

如图所示，上述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其较佳的实施例中，所述双向进给机构包括轴承套19，所述轴承套19内设有辊子轴承21，所述辊子轴承21内设有轴承座20，所述轴承套19顶端与所述柱塞衬套15固定连接，借此，在所述轴承座20旋转的情况下，轴承套19不会转动；而所述轴承套19底端下方设有旋转端盖22，所述旋转端盖22与所述轴承座20固定连接，当所述旋转端盖22被旋动时，其带动轴承座20一起转动，轴承座20相对于柱塞11来说，主要起到了支撑的作用。所述旋转端盖22的中心设有内螺纹孔，所述内螺纹孔的螺纹能够与所述螺纹杆配合联动，即旋转端盖22旋动时，旋转端盖22的螺纹孔引导所述柱塞11的螺纹杆上的螺纹向内或向外旋动，使柱塞11能够进给或退出运动，借此，柱塞11能够对放置于所述环抱式密封套6内的岩心进行压紧。

如上所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，较佳的，所述旋转端盖22上设有能够插放力矩扳手的光孔。当旋紧所述旋转端盖22，使柱塞11压紧所述岩心样品至一定压力值时，能够通过将力矩扳手插入到旋转端盖22上的光孔中，并根据需要继续施加更大的扭矩夹紧所述岩心。

如上所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，较佳的，请一并参照图2所示，所述双向进给机构内或柱塞衬套15内固定有键螺母18，所述螺纹杆沿轴向对应所述键螺母18开设有限位滑道。该键螺母18可以设置在所述柱塞衬套15上或者是双向进给机构上，只要该键螺母18能够与该岩心夹持器的整体相对固定即可；通过固定的键螺母18设置，使键螺母18的键销在所述限位滑到上滑动，使柱塞11不能够沿直径方向旋转运动，进而使柱塞11在夹紧岩心的过程中不会与岩心之间产生相对滑动而直接压紧岩心。

如上所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，较佳的，如图所示，所述双向进给机构与所述柱塞衬套15之间设有弹簧垫圈17。设置了弹簧垫圈17后，能够使双向进给机构与柱塞衬套15之间的连接更加稳固，不会轻易的因为旋转端盖22的操作而松脱。

现以上述本实用新型的分层注汽模拟实验用岩心夹持器的一个较佳的实施方式为例，配合附图，具体说明其工作过程。

在该实施例中，所述分层注汽模拟实验用岩心夹持器主要由进口喷嘴、环抱式密封套6、液压密封系统、双向加载机构、出口喷嘴23等几部分组成。

其中入口喷嘴1连接试验介质入口，使试验介质从进口喷嘴流入岩心夹持器。在入口喷嘴1后端设计较大截面积空间，以利于试验介质充分与岩心接触；环抱密封套采用橡胶件，利用橡胶的可伸缩性，可有效的抱紧岩心，将试验介质均匀地保持在岩心内；液压密封系统用于压紧密封套，因液压系统具有各向同性，该机构采用液压驱动，以保证密封的均匀性；双向加载机构用于调节可夹持岩心的尺寸、调节夹持力等作用，由双向移动柱塞11、空心螺纹杆、圆锥辊子轴承21组成，通过巧妙的设计，该机构可以实现前进、后退双向动作，在进给旋转端盖22处加工出两个光孔，可以插入力矩扳手，可以方便的控制坚持力；出口喷嘴23连接试验介质出口，空心螺纹杆已设计足够的直管段，出口喷嘴23处连接液压软管，以补偿因双向进给机构动作形成的位置移动。

试验前，检查环抱式密封套6的密封性能，如已失去密封能力，应及时更换。如环抱式密封套6良好，则可继续进行试验。

试验样件的装入：先旋转进给旋转端盖22，将双向移动柱塞11退同至极限位置，打开端盖2，放入事先准备好的岩心试样8，利用螺栓5、防松垫圈4、螺母3构成的连接机构将端盖2固定好，并确保端面密封。

试验样件的夹紧：岩心试样8安装完毕后，旋转进给旋转端盖22，驱动双向移动柱塞11动作，逐渐加紧岩心试样8。旋转的速度不应太快，当感觉到夹紧力时，将力矩扳手插入到进给旋转端盖22的光孔内，并施加扭矩到允许值。

岩心夹持器与试验系统连接：将入口喷嘴1与分层注汽模拟试验系统地层模拟流程管出口相连，将出口喷嘴23通过软管与试验介质容器相连，固定好岩心夹持器。

试验样件的密封与解除密封：实施密封动作前应先在高压介质入口9、高压介质出口10处安装截止阀。实施密封动作时，通过地面液压系统通过高压介质入口9注入液压油，此时高压介质出口10应保持敞开状态以便空气排出，确保不再有空气排除后，关闭高压介质出口10处截止阀。解除密封时，先停止地面液压系统，关闭高压介质入口9处截止阀，打开高压介质出口10处截止阀，让液压油逐渐流出，直至密封完全解除。

开始试验：分层注汽模拟试验开始后，该岩心夹持器所在的流程会有试验介质流过，试验介质通过入口喷嘴1进入岩心夹持器，在压力的作用下，逐渐扩散到岩心试样8中去，介质流经双向移动柱塞11，通过出口喷嘴23流出岩心夹持器。在试验过程中，使用不同的岩心试样8，会产生地层阻力、地层渗透等参数的模拟信息。当所选取的试验岩心与目标地层的参数相近时，便可就目标地层地质参数情况优选分层注汽方案，以提高分层注汽工艺措施的目的性及有效性。

本实用新型用做地层渗透率模拟，可以通过更换不同规格的岩心，模拟不同地层特性，进而验证分层注汽工艺的目的。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (8)

1.一种分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其特征在于，所述夹持器设有： 

试样衬套，其顶端固定有端盖，所述端盖上设有入口喷嘴，所述试样衬套侧壁上设有高压介质入口及高压介质出口； 

柱塞衬套，其顶端与所述试样衬套底端固定连接； 

环抱式密封套，为一弹性密封套，设置于所述试样衬套内，其顶端经由所述试样衬套及端盖密封固定，其底端经由所述试样衬套及柱塞衬套密封固定； 

柱塞，设置于所述环抱式密封套及柱塞衬套形成的管路中，该柱塞包括密封杆及螺纹杆，所述密封杆与所述柱塞衬套内表面密封滑动接触，所述螺纹杆穿设出所述柱塞衬套的底端，且与固定于所述柱塞衬套底端的双向进给机构经由螺纹联动设置；所述柱塞中心设有介质管路，其底端设有出口喷嘴。 

2.如权利要求1所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其特征在于，所述端盖与所述试样衬套的顶端、所述试样衬套底端与柱塞衬套的顶端之间为法兰连接，所述环抱式密封套的两端通过上述法兰结构夹紧并固定密封。 

3.如权利要求1所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其特征在于，位于所述柱塞衬套内的所述柱塞的密封杆外侧壁上固定有密封圈。 

4.如权利要求1所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其特征在于，所述双向进给机构包括轴承套，所述轴承套内设有辊子轴承，所述辊子轴承内设有轴承座；所述轴承套顶端与所述柱塞衬套固定连接，其底端下方设有旋转端盖，所述旋转端盖与所述轴承座固定连接，其中心设有内螺纹孔，所述内螺纹孔的螺纹能够与所述螺纹杆配合联动。 

5.如权利要求1所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其特征在于，所述双向进给机构内或柱塞衬套内固定有键螺母，所述螺纹杆沿轴向对应所述键螺母开设有限位滑道。 

6.如权利要求4所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其特征在于，所述旋转端盖上设有能够插放力矩扳手的光孔。 

7.如权利要求1所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其特征在于，所述双向进给机构与所述柱塞衬套之间设有弹簧垫圈。 

8.如权利要求1所述的分层注汽模拟实验用岩心夹持器，其特征在于，所述端盖与所述试样衬套的顶端、所述试样衬套底端与柱塞衬套的顶端之间由螺栓、防松垫圈及螺母构成的连接机构固定连接。 

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