CN203965204U - 出砂岩心的制作设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为压制上述出砂岩心的制作设备，所述制作设备包括有固定底板、中间托板、顶板和连接于三者之间的支架；所述支架由至少两根竖直设置的滑柱构成；所述固定底板固定在滑柱的底端，所述顶板通过相应穿孔套设并固定于滑柱顶部，所述中间托板由相应透孔套设并滑设于滑柱中部；所述中间托板下方设有一千斤顶，该中间托板由该千斤顶驱动沿着滑柱向上移动；所述中间托板上方设有一成型模具，该成型模具包括模具本体和模具底堵，模具本体和模具底堵共同形成一上端开口的圆柱形腔体；所述成型模具还包括一圆柱形挤压头；该制作设备可定型并控制岩心的压制强度，得到特定压制强度的出砂岩心。
Description
技术领域
本实用新型是关于一种岩心结构及其制作设备，尤其涉及一种出砂岩心的制作设备。
背景技术
在石油领域的科学研究中，常常需要使用岩心进行室内物理模拟实验。由于天然岩心无法完全模拟地下油层的真实情况，人造岩心的使用变得极为普遍。通过人造岩心物理模型实验探索开发规律，用天然岩心来验证规律是否正确，用矿场试验决定是否大范围推广，人造岩心永远以天然岩心为参照，但是在非均质性上却远远超过天然岩心的代表性。
人造岩心通常有石英砂环氧树脂胶结、石英砂填砂管、石英砂磷酸铝胶结三种，其中石英砂环氧树脂胶结模型是目前应用最广泛的。
现有磷酸铝-粘土胶结石英砂人造岩心的制作过程为：1)配比：将含量不小于85％的分析纯磷酸试剂与分析纯氢氧化铝试剂混合均匀并加热溶解，加热过程中不断加水，使磷酸：氢氧化铝：水的比值为100:21.3:30(质量比)；将该溶液加热并煮沸8-10分钟后，使磷酸铝胶凝剂逐渐冷却至常温。2)焙烧：将石英砂、粘土与磷酸铝胶凝剂按一定重量比混合均匀，成型后在烤箱中以每小时40℃的升温梯度升至120℃，恒温8小时再取出置于高温炉内，按预定升温梯度升至950℃，恒温2小时后缓慢降温到50℃以下，将模型取出。这种岩心的稳定性较好，孔喉分布在一定程度上接近天然岩心，岩心表现为亲水性。但是，其存在以下缺点：1)不具有0.lmm以下的微细孔喉；2)由于该岩样经过了高温处理，大部分粘土性质散失；3)不能模拟含游离细粉砂的砂岩；4)不能改变岩心润湿性。
采用现有大尺寸石英砂环氧树脂胶结人造岩心制备技术，可以制作规格为 300mm×300mm×75mm的人造岩心；该技术根据黏土矿物的添加方法可分为吸附法和复膜法两种。利用这种技术制作的岩心可以进行三维空间上的流动模拟，能够克服天然岩心体积小不能反映油藏的宏观非均质性、井网和注采关系的特点，能在一定程度上控制人造岩心渗透率、孔隙结构，可改变岩心润湿性。但是，这种岩心仍然不能模拟含游离细粉砂的砂岩。
由上所述，目前国内对纯砂岩岩心的制作已经比较成熟，能通过控制石英砂的粒度分布、加压强度、胶结物(环氧树脂)的用量和黏土矿物含量等因素，来调节人造岩心的渗透率和孔隙结构。但是，这些现有的人造岩心制作技术，主要解决了岩心渗透率、孔喉结构的控制问题，黏土充填问题和润湿性改变问题；制作的岩心对于含游离细粉砂比较多的砂岩无法进行模拟，不能很好地反映井底出砂砂岩地层的岩石性质；在含细粉砂人造岩心的制作方面还存在空白。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种出砂岩心的制作设备，以克服现有技术的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种出砂岩心的制作设备，通过预埋细粉砂能够模拟含游离砂的岩心，为模拟研究井底出砂地层提供依据。
本实用新型的目的是这样实现的，一种出砂岩心，所述出砂岩心包括有岩心本体，岩心本体内部设有被岩心本体包覆并挤压的细粉砂袋；所述岩心本体和细粉砂袋由一出砂岩心制作设备挤压成型为一体；所述岩心本体是由骨架砂和胶结剂混合的砂料构成；所述细粉砂袋由聚乙烯醇薄膜及其内部包裹的细粉砂构成。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述砂料中混合有黏土。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述骨架砂与胶结剂的质量比为16:1；所述胶结剂是由环氧树脂与固化剂按4：1的质量比混合搅拌构成。
一种压制上述出砂岩心的制作设备，所述制作设备包括有固定底板、中间托板、顶板和连接于三者之间的支架；所述支架由至少两根竖直设置的滑柱构成；所述固定底板固定在滑柱的底端，所述顶板通过相应穿孔套设并固定于滑柱顶部，所述中间托板由相应透孔套设并滑设于滑柱中部；所述中间托板下方设有一千斤顶，该中间托板由该千斤顶驱动沿着滑柱向上移动；所述中间托板上方设有 一成型模具，该成型模具包括模具本体和模具底堵，所述模具本体上设有上下贯通的圆柱形通孔，所述模具底堵固定设置在模具本体的底端并将圆柱形通孔下端口封堵，由模具本体和模具底堵共同形成一上端开口的圆柱形腔体；所述成型模具还包括一圆柱形挤压头，所述挤压头的直径与圆柱形腔体的直径相同，所述挤压头通过一压板抵顶于顶板的下方。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述千斤顶通过一管路连接一压力表。
在本实用新型的一较佳实施方式中，所述顶板通过螺栓能调整上下位置地固定于滑柱顶部；所述顶板上设有一贯穿顶板的圆孔，所述圆孔的直径大于所述圆柱形腔体的直径。
由上所述，本实用新型的出砂岩心是通过在岩心本体中预埋装有细粉砂的砂袋并由出砂岩心制作设备挤压成型为一体而构成，该出砂岩心为含游离细粉砂比较多的砂岩样品，该出砂岩心能够模拟含游离砂的岩心，且其中细粉砂能被流体排出，能在一定程度上反映疏松砂岩地层的岩石性质，能为模拟研究井底出砂地层和井底防砂提供技术支持。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
图1：为本实用新型出砂岩心的结构示意图。
图2：为本实用新型中细粉砂袋的结构示意图。
图3A：为本实用新型中出砂岩心的制作设备结构示意图。
图3B：为本实用新型制作设备中顶板的结构示意图。
图3C：为本实用新型制作设备中模具底堵的结构示意图。
图4：为利用本实用新型制作设备取出岩心时的结构示意图。
图5：为本实用新型出砂岩心制作方法的流程示意图。
具体实施方式
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。
如图1、图2所示，本实用新型提出一种出砂岩心100，所述出砂岩心100包括有岩心本体101，岩心本体101内部设有被岩心本体101包覆并挤压的细粉砂袋102；所述岩心本体101和细粉砂袋102由一出砂岩心制作设备200(如图3A所示)挤压成型为一体；所述岩心本体101是由骨架砂和胶结剂混合的砂料构成的；所述细粉砂袋102是由聚乙烯醇(PVA)薄膜1021及其内部包裹的细粉砂1022(如图2所示)构成的。
由上所述，本实用新型的出砂岩心是通过在岩心本体中预埋装有细粉砂的砂袋并由出砂岩心制作设备挤压成型为一体而构成，该出砂岩心为含游离细粉砂比较多的砂岩样品，该出砂岩心能够模拟含游离砂的岩心，且其中细粉砂能被流体排出，能在一定程度上反映疏松砂岩地层的岩石性质，能为模拟研究井底出砂地层和井底防砂提供技术支持。
进一步，在本实施方式中，所述砂料中混合有黏土；所述骨架砂与胶结剂的质量比为16:1；所述胶结剂是由环氧树脂与固化剂按4：1的质量比混合搅拌构成的。
如图3A、图3B、图3C所示，本实用新型还提出一种压制上述出砂岩心100的制作设备200，所述制作设备200包括有固定底板1、中间托板2、顶板3和连接于固定底板、中间托板、顶板三者之间的支架；所述支架是由至少两根竖直且呈间隔并排设置的滑柱4构成；所述固定底板1固定在滑柱4的底端，所述顶板3通过相应穿孔31套设并固定于滑柱4顶部，所述中间托板2由相应透孔套设并滑设于滑柱4中部；所述中间托板2下方设有一千斤顶5，该中间托板2由该千斤顶5驱动沿着滑柱4向上移动；所述中间托板2上方设有一成型模具6，该成型模具6包括模具本体61和模具底堵62，所述模具本体61内沿其轴向设有上下贯通的圆柱形通孔，所述模具底堵62固定设置在模具本体61的底端并将圆柱形通孔下端口封堵(如图3C所示，所述模具底堵62设有螺栓孔，通过螺栓固定连接在模具本体61的底端)，由模具本体61和模具底堵62共同形成一上端开口的圆柱形腔体611；所述成型模具6还包括一圆柱形挤压头63，所述挤压头63的直径与圆柱形腔体611的直径相同(或略小于圆柱形腔体611的直径)，挤压头63与圆柱形腔体611形成动配合，用于压实岩心，所述挤压头通过一压板64 抵顶于顶板3的下方(顶板3的下表面)。
在本实施方式的出砂岩心的制作设备中，千斤顶5的活塞杆顶部紧贴并顶持中间托板2底部，为托板上的成型模具6上移提供动力；通过压板64向下顶压挤压头63，使挤压头63与圆柱形腔体611形成滑动配合(在本实施方式中，所述压板和挤压头也可固定为一体)；所述成型模具6的模具本体61是由对合的两个模块经螺栓连接固定构成。在压制岩心时，通过千斤顶驱动中间托板举升成型模具上移，使挤压头压实圆柱形腔体内的岩心；
在本实施方式中，所述支架也可以由多根滑柱4(三根或四根)构成；所述千斤顶5通过一管路连接一压力表7，在压制岩心时，可以获得对应压力的岩心。
在本实施方式中，所述顶板3通过螺栓能调整上下位置地固定于滑柱4顶部，顶板3可通过左右两个穿孔31在滑柱4上改变位置并由螺栓固定。所述顶板3的板面中部设有一贯穿顶板的圆孔32，所述圆孔32的直径大于所述圆柱形腔体611的直径；该圆孔32可以在将成型后的岩心从圆柱形腔体611中取出时使用。
具体的取出岩心的过程为：
成型的岩心被风干后，将模具本体61底部的模具底堵62取下，将挤压头63与模具本体61上下颠倒(如图4所示)，即：将挤压头放置在中间托板上，模具本体位于挤压头上方，使模具本体61的圆柱形腔体611的端口与顶板3中间的圆孔32对正，通过千斤顶5的举升，挤压头即可把岩心从模具本体的圆柱形腔体611中顶出到顶板的圆孔中，由此，可以将岩心取出。
本实用新型提出一种制作上述出砂岩心100的制作方法，如图5所示，所述制作方法至少包括以下流程：
调配胶结剂——→胶结剂与骨架砂混合——→加入黏土——→制作PVA砂袋——→由制作设备压制岩心。
上述制作方法的具体步骤为：
(1)将环氧树脂与固化剂按质量比4：1的比例充分混合搅拌均匀制成胶结剂；
(2)根据胶结剂的质量称取一定质量的砂作为骨架砂，使骨架砂与胶结剂的质量比为16:1；所述骨架砂的目数根据预埋的细粉砂决定；将骨架砂与胶结剂用搅拌器混合搅拌均匀，使胶结剂均匀地分布在骨架砂上；
(3)将带有胶结剂的砂粒过筛并离解成团的砂粒；称取已知组分的黏土并用筛孔直径为0.42mm的筛子筛落到被附一层薄胶膜的砂粒中，边筛边搅拌，使细小的黏土颗粒充分粘附在砂粒表面；
(4)根据出砂岩心样品的需要，称取一定质量的细粉砂，利用封口机将可溶性PVA薄膜制作成大小合适未封口的砂袋，将称取的细粉砂放入准备好的可溶性PVA薄膜砂袋中，并使用封口机封口；
(5)将混合有黏土的砂料分层填入出砂岩心制作设备的模具空腔中，填入计划层数的砂料后，放入PVA薄膜砂袋，继续分层填入砂料，并确保PVA薄膜砂袋位于模具空腔中心处；
(6)按设计的压力通过出砂岩心制作设备对模具中的砂料和PVA薄膜砂袋进行压实；
(7)将装有压实后岩心的模具放入常温下的通风壁橱中风干24小时以上；
(8)待岩心模型胶结固化后取出岩心，根据需要将岩心切割磨平，准备进行下一步实验。
所述出砂岩心使用前，先将出砂岩心放入PVA溶解液中静置8小时左右，使PVA薄膜降解，释放出其中的细粉砂，然后放入烘干机中以80℃恒温烘干24小时以上。
本实用新型的出砂岩心是通过在岩心本体中预埋装有细粉砂的砂袋并由出砂岩心制作设备挤压成型为一体而构成，该出砂岩心为含游离细粉砂比较多的砂岩样品，该出砂岩心能够模拟含游离砂的岩心，且其中细粉砂能被流体排出，能在一定程度上反映疏松砂岩地层的岩石性质，能为模拟研究井底出砂地层和井底防砂提供技术支持。本实用新型可通过PVA砂袋预埋特定粒径细粉砂，从而得到含不同粒径游离砂的岩心；利用所述出砂岩心的制作设备可以定型并控制岩心的压制强度，得到特定压制强度的出砂岩心。
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 (3)
1.一种出砂岩心的制作设备，其特征在于：所述制作设备包括有固定底板、中间托板、顶板和连接于三者之间的支架；所述支架由至少两根竖直设置的滑柱构成；所述固定底板固定在滑柱的底端，所述顶板通过相应穿孔套设并固定于滑柱顶部，所述中间托板由相应透孔套设并滑设于滑柱中部；所述中间托板下方设有一千斤顶，该中间托板由该千斤顶驱动沿着滑柱向上移动；所述中间托板上方设有一成型模具，该成型模具包括模具本体和模具底堵，所述模具本体上设有上下贯通的圆柱形通孔，所述模具底堵固定设置在模具本体的底端并将圆柱形通孔下端口封堵，由模具本体和模具底堵共同形成一上端开口的圆柱形腔体；所述成型模具还包括一圆柱形挤压头，所述挤压头的直径与圆柱形腔体的直径相同，所述挤压头通过一压板抵顶于顶板的下方。
2.如权利要求1所述的出砂岩心的制作设备，其特征在于：所述千斤顶通过一管路连接一压力表。
3.如权利要求1所述的出砂岩心的制作设备，其特征在于：所述顶板通过螺栓能调整上下位置地固定于滑柱顶部；所述顶板上设有一贯穿顶板的圆孔，所述圆孔的直径大于所述圆柱形腔体的直径。
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