CN204405497U - 可加轴向应力的岩心测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了可加轴向应力的岩心测试装置，包括封装有岩心的岩心夹持器，所述岩心在自身圆周壁外围设置一个径向围压装置，在自身轴端连接一个轴向应力装置。所述径向围压装置的橡胶筒设置在岩心筒内部且紧密包裹岩心圆周壁，在橡胶筒和岩心筒之间具有环空，在岩心筒上开设通往所述环空的径向围压口。轴向应力装置的活塞式岩心堵头与出口岩心顶杆固定一起，活塞式岩心堵头设置在夹持器底座内部空腔形成的活塞腔内，活塞式岩心堵头作为活塞使用，在夹持器底座上开设通往活塞腔的轴向围压进口。本实用新型克服现有设备存在的不能对岩心施加三轴向应力、密封效果差及安全性不足的缺陷，具有可施加三轴向应力，更加安全有效的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于储层评价流动实验的岩心测试装置，具体地说是可加轴向应力的岩心测试装置。
背景技术
渗透率是多孔介质的一种性质，是允许流体通过能力的度量，是油气田勘探开发过程中最基本也是最重要的参数之一。室内测量岩心渗透的仪器很多，工作原理基于达西定律。其基本流程为：让流体（气体或者液体）通过岩心，待其流动状态稳定后，测定岩心两端的进出、口压力或者压差，以及此压差下的流量，并利用实测或经验法得到流体粘度，根据达西公式便可计算出岩心的渗透率。目前，室内广泛使用的气测岩心渗透率方法有岩心柱塞稳态法、稳态点式渗透率法、压力降落法等，这些测试方法都有各自的优势和局限性：
岩心柱塞稳态法：实验方法简单，测试时间短，可以在较短的时间内处理大量样品，具有无损、快速、成本低的特点，是目前生产中最常用的气测渗透率方法。但这种方法实际可测定的渗透率下限约为0.1×10-3um2，对于低渗透率岩石达到稳定状态需要的时间很长，而且流量测定不准确。
稳态点式渗透率法：无需对岩心进行钻切，流量量程范围大，约为1-10000×10-3um2，但在测量过程中施加到岩石上的压力几乎为0，特别是致密样品，如果不进行Klinkenberg校准，渗透率测试结果偏大。
压力降落法：测试范围广，约为0.001-30000×10-3um2，可以得到滑脱系数和校准滑脱效应后的渗透率，在高围压测定条件下能更准确的反应油层条件。但该方法测试时间长，对设备要求高，测试成本大，低渗透岩心测试时间长。
发明内容
本实用新型的目的在于提供可加轴向应力的岩心测试装置，克服现有设备存在的不能对岩心施加三轴向应力、密封效果差及安全性不足的缺陷，具有可施加三轴向应力，更加安全有效的特点。
为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，可加轴向应力的岩心测试装置，包括封装有岩心的岩心夹持器，所述岩心在自身圆周壁外围设置一个径向围压装置，在自身轴端连接一个轴向应力装置。
所述径向围压装置包括岩心筒、橡胶筒，所述橡胶筒设置在岩心筒内部且紧密包裹岩心圆周壁，在橡胶筒和岩心筒之间具有环空，在岩心筒上开设通往所述环空的径向围压口。
所述径向围压口连接围压跟踪泵。
所述岩心筒两端与岩心夹持器连接固定。
所述岩心夹持器包括顶在岩心两端的岩心顶杆以及用来承载岩心顶杆的夹持器底座，所述岩心顶杆分为入口岩心顶杆和出口岩心顶杆，所述入口岩心顶杆外端连接一个固定螺母。
所述轴向应力装置包括活塞式岩心堵头，所述活塞式岩心堵头与出口岩心顶杆固定一起，所述活塞式岩心堵头设置在夹持器底座内部空腔形成的活塞腔内，活塞式岩心堵头作为活塞使用，在夹持器底座上开设通往活塞腔的轴向围压进口，然后活塞式岩心堵头带动出口岩心顶杆对岩心的轴端实施轴向应力。
相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
该装置在橡胶筒、岩心顶杆、活塞式岩心堵头的共同作用下，利用高压驱替泵同时对岩心施加径向围压和轴向围压,以此模拟储层岩石所受的上覆地层压力和水平方向的应力。径向围压由橡胶筒施加，轴向围压由岩心顶杆和活塞式岩心堵头施加，互不影响。两种围压系统可同时对岩心施加不同的压力值，以模拟储层岩石所受的不同的上覆地层压力值和水平方向的应力值。夹持器入口处的岩心顶杆通过一根固定梢固定在活塞式岩心堵头上，方便了测试样品的装卸。在该装置推广应用后，使得储层应力敏感性评价的模拟实验条件更接近于油藏实际情况，为油气井产能分析、工作制度、油气藏采收率以及生产过程中渗透率变化机理的认识提供更为可靠的数据基础；同时由于该装置设计上的改进，使得实验过程中岩心的安装和拆卸更为方便，从而节省了人力资源并相应降低了劳动强度，同时提高了安全性能。因此，该成果具有广阔的推广前景。
附图说明
图1为本实用新型的可加轴向应力的岩心测试装置的示意图；
图2为普通岩心夹持器的应力敏感性实验曲线；
图3为三轴向应力敏感岩心夹持器的应力敏感性实验曲线。
图中：1-入口岩心顶杆，2-密封圈，3-轴向围压进口，4-活塞式岩心堵头，5-岩心筒，6-径向围压口，7-橡胶筒，8-出口岩心顶杆，9-固定螺母。
具体实施方式
有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。
根据图1所示，可加轴向应力的岩心测试装置，包括封装有岩心的岩心夹持器，所述岩心在自身圆周壁外围设置一个径向围压装置，在自身轴端连接一个轴向应力装置。
径向围压装置包括岩心筒5、橡胶筒7，所述橡胶筒设置在岩心筒内部且紧密包裹岩心圆周壁，在橡胶筒和岩心筒之间具有环空，在岩心筒上开设通往所述环空的径向围压口6。径向围压口连接围压跟踪泵。述岩心筒两端与岩心夹持器连接固定。岩心夹持器包括顶在岩心两端的岩心顶杆以及用来承载岩心顶杆的夹持器底座，所述岩心顶杆分为入口岩心顶杆1和出口岩心顶杆8，所述入口岩心顶杆外端连接一个固定螺母9。
轴向应力装置包括活塞式岩心堵头4，所述活塞式岩心堵头与出口岩心顶杆固定一起，所述活塞式岩心堵头设置在夹持器底座内部空腔形成的活塞腔内，活塞式岩心堵头作为活塞使用，在夹持器底座上开设通往活塞腔的轴向围压进口3，然后活塞式岩心堵头带动出口岩心顶杆对岩心的轴端实施轴向应力。
如图1所示，图1为本发明结构图。围压跟踪泵内的液体通过6-径向围压进口进入7-橡胶筒和5-岩心筒之间的环形空间，挤压7-橡胶筒从而对样品施加径向围压；轴压跟踪泵内的液体通过3-轴向围压进口进入4-活塞式岩心堵头和2-密封圈所围的环形空间，带动4-活塞式岩心堵头以及1-入口岩心顶杆向岩样方向发生轴向位移，从而对岩样施加轴向应力。径向围压系统和轴向应力系统作为独立的加压单元，互不影响，可同时对岩心施加不同的压力值。将岩心夹持器入口处的岩心顶杆通过一根固定梢固定在活塞式岩心堵头上，在高压躯替泵的作用下，径向围压由橡胶筒施加，轴向围压由岩心顶杆和活塞式岩心堵头施加，互不影响，两种围压系统可对岩心同时施加不同的压力值。
为了对比普通岩心夹持器和该发明中所述的岩心夹持器的实验效果，我们在同一块岩心上取了两个样品，样品的基础数据如表1所示。样品1#用普通岩心夹持器做了只加径向围压的应力敏感性评价流动实验，实验结果如图2所示；样品2#用该发明中所述的岩心夹持器做了同时施加径向围压和轴向应力的应力敏感性评价流动实验，实验结果如图3所示。曲线图中上面的曲线为加载曲线，下面的曲线为卸载曲线。其中图2所示的渗透率损坏程度为41.50%,根据石油行业标准,其测试结果为中等偏弱损坏程度，图3所示的渗透率损坏程度为17.50%,其测试结果为弱损坏程度，因此，与同时施加径向围压和轴向应力的应力敏感测试结果相比，只施加径向围压的应力敏感测试结果夸大了储层岩石的应力敏感性。用该发明中的岩心夹持器所得的测试结果更接近于储层实际情况，提高了室内实验评价的准确度，取得了较好的效果。
表1 样品基础数据表
| 样品号 | 长度 | 直径 | 孔隙度 | 气体渗透率 |
| 1 | 5.04 | 2.54 | 32.7 | 1.24E+03 |
| 2 | 4.91 | 2.54 | 32.3 | 1.30E+03 |
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。
Claims (6)
1.可加轴向应力的岩心测试装置，包括封装有岩心的岩心夹持器，其特征在于，所述岩心在自身圆周壁外围设置一个径向围压装置，在自身轴端连接一个轴向应力装置。
2.根据权利要求1所述的可加轴向应力的岩心测试装置，其特征在于，所述径向围压装置包括岩心筒、橡胶筒，所述橡胶筒设置在岩心筒内部且紧密包裹岩心圆周壁，在橡胶筒和岩心筒之间具有环空，在岩心筒上开设通往所述环空的径向围压口。
3.根据权利要求2所述的可加轴向应力的岩心测试装置，其特征在于，所述径向围压口连接围压跟踪泵。
4.根据权利要求2所述的可加轴向应力的岩心测试装置，其特征在于，所述岩心筒两端与岩心夹持器连接固定。
5.根据权利要求1所述的可加轴向应力的岩心测试装置，其特征在于，所述岩心夹持器包括顶在岩心两端的岩心顶杆以及用来承载岩心顶杆的夹持器底座，所述岩心顶杆分为入口岩心顶杆和出口岩心顶杆，所述入口岩心顶杆外端连接一个固定螺母。
6.根据权利要求5所述的可加轴向应力的岩心测试装置，其特征在于，所述轴向应力装置包括活塞式岩心堵头，所述活塞式岩心堵头与出口岩心顶杆固定一起，所述活塞式岩心堵头设置在夹持器底座内部空腔形成的活塞腔内，活塞式岩心堵头作为活塞使用，在夹持器底座上开设通往活塞腔的轴向围压进口，然后活塞式岩心堵头带动出口岩心顶杆对岩心的轴端实施轴向应力。
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