CN204630820U - 一种三轴向自定位岩心夹持器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三轴向自定位岩心夹持器，包括夹持器筒体、胶套、前端堵头、后端堵头、后端密封帽和管线，夹持器筒体具有空腔，胶套的外壁与空腔内壁之间具有间隙形成一环压空间，前端堵头密封结合于胶套的前端口，后端堵头能滑动的插装于胶套的后端口内，后端密封帽密封结合于空腔后端，后端密封帽与后端堵头具有间隔形成轴向压力空间，轴向压力空间与环压空间相连通。本实用新型的环压空间与轴向压力空间相连通，利用环压压力推动后端堵头，自动实现轴向压力，节省了轴向压力的动力装置，实现了轴向压力与环压压力的自平衡，并可利用环压压力推动后端堵头自行定位，可灵活调节测量尺寸，有效保护岩心，节省成本。

Description

一种三轴向自定位岩心夹持器

技术领域

本实用新型涉及一种岩心油藏物理模拟试验装置，具体涉及一种三轴向自定位岩心夹持器。

背景技术

众所周知，开发实验是油气田开发的基础，不仅能够为油气藏的储量计算、开发方案编制、油藏数值模拟等工作提供基本的油藏参数，还能够为解决油藏开发中遇到的许多问题提供方法保证。

目前，岩心夹持器是开发实验中用途最广泛的基础组件之一，几乎所有开发实验都要用到岩心夹持器。现有的岩心夹持器按照加压方向主要分两种类型，一种是哈氏(Hassler)岩心夹持器，它是将岩心放置在一个圆形钢筒内，岩心两端分别放置一个中心具有通孔的钢质圆柱形堵头，堵头的通孔分别接有管线，可使实验流体通过管线流过岩心。置于一个圆形钢筒内并与钢筒形成密闭的环形空间，当对环形空间注入高压液体，高压液体的压力作用于外壁，可使发生变形产生对岩心的径向压力。但是这种类型的夹持器，不能产生轴向压力，无法实现轴向自定位功能。另外一种是三轴向岩心夹持器，它是在哈氏夹持器的基础上改进而成，在夹持器的一端增加了轴向加压装置。但是其有以下缺点：需要另设轴向加压装置，结构复杂，成本较高；用于轴向加压的堵头结构复杂；难以实现轴向压力与环压压力相同、同步变化；通常轴向加压装置固定在夹持器的一端，与之相连的堵头随之固定，因此造成清洗困难和清洗不干净；并且，进出口死体积较大，导致实验误差增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、无需另设轴向压力装置、死体积小，并可自行定位的三轴向自定位岩心夹持器。

为达到上述目的，本实用新型提出一种三轴向自定位岩心夹持器，包括：

夹持器筒体，具有轴向贯通的空腔，在所述夹持器筒体上设有与所述空腔相连通的围压入口和围压出口；

胶套，设置于所述空腔内，所述胶套具有轴向的贯通腔，所述贯通腔的两侧端口分别为前端口和后端口，且所述胶套的外壁与所述空腔内壁之间具有间隙，形成一环压空间；

前端堵头，密封结合于所述胶套的前端口，并与所述夹持器筒体的空腔前端能拆装的相连接；

后端堵头，能滑动的插装于所述胶套的后端口内，并与所述胶套的内壁密封配合，所述前端堵头、所述后端堵头与所述贯通腔的内壁围合形成用于容装被测岩心的岩心容室，所述前端堵头沿轴向开设有与所述岩心容室相连通的驱替液通道；

后端密封帽，密封结合于所述空腔后端，在所述夹持器筒体的空腔内，所述后端密封帽与所述后端堵头具有间隔，并形成一轴向压力空间，所述轴向压力空间与所述环压空间相连通；

管线，轴向贯穿于所述后端密封帽并与所述后端堵头开设的轴向通孔相连通，所述管线通过所述轴向通孔与所述岩心容室相连通。

如上所述的三轴向自定位岩心夹持器，其中，所述后端密封帽与所述夹持器筒体的空腔后端密封连接，所述空腔后端具有呈内缩状的环形凸缘，所述后端密封帽呈凸字型，所述凸字型后端密封帽包括缩径部和卡装部，所述缩径部与所述卡装部的结合处形成肩部，所述缩径部插设于所述环形凸缘内并与所述环形凸缘相配合，所述卡装部与所述夹持器筒体的内径相配合，所述肩部顶靠在所述环形凸缘的一侧。

如上所述的三轴向自定位岩心夹持器，其中，在所述空腔后端外侧设有筒状拉杆，所述拉杆的前部伸入所述环形凸缘与所述缩径部之间，且所述拉杆的前部分别与所述环形凸缘的内壁和所述缩径部的外壁螺纹连接；在所述拉杆外壁上螺纹套接有螺母，所述螺母旋紧于所述夹持器筒体的外侧，所述后端密封帽通过所述拉杆与所述螺母的配合锁紧固定于所述夹持器筒体的后端。

如上所述的三轴向自定位岩心夹持器，其中，所述后端密封帽具有贯穿的中心通孔，所述管线穿过所述中心通孔，所述管线通过其外壁套装的密封圈与所述中心通孔密封结合，所述密封圈外侧设置压块，所述压块套设在所述管线外周并通过螺钉与所述后端密封帽的卡装部相连接。

如上所述的三轴向自定位岩心夹持器，其中，在所述管线的前端套设鼓形垫，所述鼓形垫的外周紧贴所述轴向通孔的内壁，在所述管线上还套设有压帽，且所述压帽的前端伸入所述轴向通孔内压紧所述鼓形垫，所述压帽的外壁与所述轴向通孔的内壁螺接。

如上所述的三轴向自定位岩心夹持器，其中，所述管线的内径为1mm。

如上所述的三轴向自定位岩心夹持器，其中，所述前端堵头包括堵头前部、堵头中部和堵头后部，所述堵头前部封堵于所述胶套的前端口内，所述堵头前部的外径与所述胶套的内径相配合；所述堵头中部和所述堵头后部位于所述夹持器筒体的空腔前端，所述堵头中部的外径与所述夹持器筒体的内径相配合，且所述堵头中部外壁与所述夹持器筒体的内壁之间设由前堵头O形密封圈；所述堵头后部与所述夹持器筒体的空腔前端螺接。

如上所述的三轴向自定位岩心夹持器，其中，所述岩心容室的直径与长度规格为Φ25×100mm或Φ38×100mm。

如上所述的三轴向自定位岩心夹持器，其中，在所述后端密封帽的卡装部与所述夹持器筒体内壁之间设有后堵头O形密封圈。

如上所述的三轴向自定位岩心夹持器，其中，所述前堵头O形密封圈和所述后堵头O形密封圈采用氟橡胶材料。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：

1、本实用新型的环压空间与轴向压力空间相连通，利用环压压力推动后端堵头，自动实现轴向压力，省略了人工操作过程，减少了人工失误，操作方便，轴向压力可靠，节省了轴向压力的动力装置，实现了轴向压力与环压压力的自平衡，并可利用环压压力推动后端堵头自行定位，可灵活调节测量尺寸，有效保护岩心，节省成本。

2、本实用新型利用环压压力推动后端堵头实现自行定位，省掉了增加垫块的操作过程。

3、本实用新型通过减小流道直径，优化流道结构，从而减小了死体积，即死体积可控制在0.15ml以下。

4、由于本实用新型的前端堵头和后端堵头均为可拆装的连接方式，因此通过更换前端堵头和后端堵头可实现岩心规格的切换，即①Φ25×100mm；②Φ38×100mm的切换，不必更换与之相关的配置，节省设备成本与人工成本。

5、本实用新型的前堵头O形密封圈、后堵头O形密封圈采用氟橡胶材料，用氟橡胶(FKM)作密封材料耐温可达180℃。夹持器筒体长度202mm，直径70mm；承载压力高，耐压可达50MPa，且体积小。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型三轴向自定位岩心夹持器的结构示意图。

附图标记说明：

1-夹持器筒体；11-围压入口；12-围压出口；13-环压空间；14-轴向压力空间；15-环形凸缘；2-胶套；21-前端口；22-后端口；23-岩心容室；3-前端堵头；31-驱替液通道；32-堵头前部；33-堵头中部；34-堵头后部；35-前堵头O形密封圈；4-后端堵头；41-轴向通孔；5-后端密封帽；51-缩径部；52-卡装部；53-肩部；54-中心通孔；55-后堵头O形密封圈；6-管线；61-密封圈；62-压块；63-螺钉；64-鼓形垫；65-压帽；7-拉杆；8-螺母。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

请参考图1，为本实用新型三轴向自定位岩心夹持器的结构示意图。

如图1所示，本实用新型三轴向自定位岩心夹持器包括夹持器筒体1、胶套2、前端堵头3、后端堵头4、后端密封帽5和管线6，夹持器筒体1具有轴向贯通的空腔，在夹持器筒体1上设有与空腔相连通的围压入口11和围压出口12。胶套2设置于夹持器筒体1的空腔内，胶套2具有轴向的贯通腔，贯通腔的两侧端口分别为前端口21和后端口22，且胶套2的外壁与夹持器筒体1的空腔内壁之间具有间隙，形成一环压空间13，以向胶套2施加环压压力。前端堵头3密封结合于胶套2的前端口，以实现胶套2的前端口密封，并与夹持器筒体1的空腔前端能拆装的相连接，实现前端堵头3的定位；后端堵头4能滑动的插装于胶套2的后端口内，并与胶套2的内壁密封配合，以实现胶套2的后端口密封；前端堵头3、后端堵头4与胶套2的贯通腔的内壁围合形成用于容装被测岩心的岩心容室23，前端堵头3沿轴向开设有与岩心容室23相连通的驱替液通道31。后端密封帽5密封结合于夹持器筒体1的空腔后端，在夹持器筒体1的空腔内，后端密封帽5与后端堵头4具有间隔，并形成一轴向压力空间14，用于向后端堵头4施加轴向压力，使得被测岩心夹持于岩心容室23内。轴向压力空间14与环压空间13相连通，围压入口11和围压出口12分别与环压空间13和轴向压力空间14相连通，这样利用环压压力自动传至轴向压力空间14形成的轴向压力，进而推动后端堵头4，自动实现轴向压力，省略了人工操作过程，减少了人工失误，操作方便，轴向压力可靠，节省了轴向压力的动力装置，实现了轴向压力与环压压力的自平衡，有效保护岩心，节省成本。管线6轴向贯穿于后端密封帽5并与后端堵头4开设的轴向通孔41相连通，管线6通过轴向通孔41与岩心容室23相连通，使得驱替液依次经驱替液通道31、被测岩心、轴向通孔41和管线6流至外接的驱替液收集器。本实用新型三轴向自定位岩心夹持器的环压空间与轴向压力空间相连通，利用环压压力推动后端堵头，自动实现轴向压力，节省了轴向压力的动力装置，实现轴向压力与环压压力的自平衡，并可利用环压压力推动后端堵头自行定位，可灵活调节测量尺寸。

在本实用新型中，后端密封帽5与夹持器筒体1的空腔后端密封连接，以保证夹持器筒体1的空腔后端的密封性，具体地讲，空腔后端具有呈内缩状的环形凸缘15，后端密封帽5呈凸字型，凸字型后端密封帽5包括缩径部51和卡装部52，缩径部51与卡装部52的结合处形成肩部53，缩径部51插设于环形凸缘15内并与环形凸缘15相配合，卡装部52与夹持器筒体1的内径相配合，肩部53顶靠在环形凸缘15的一侧，从而达到密封的功效。

进一步的，在空腔后端外侧设有筒状拉杆7，拉杆7的前部伸入环形凸缘15与缩径部51之间，且拉杆7的前部分别与环形凸缘15的内壁和缩径部51的外壁螺纹连接，使得拉杆7旋装于环形凸缘15与缩径部51之间；在拉杆7外壁上螺纹套接有螺母8，该螺母8旋紧于夹持器筒体1的外侧，后端密封帽5通过拉杆7与螺母8的配合锁紧固定于夹持器筒体1的后端。

进一步的，后端密封帽5具有贯穿的中心通孔54，管线6穿过中心通孔54，管线6通过其外壁套装的密封圈61与中心通孔54密封结合，密封圈61外侧设置压块62，压块62套设在管线6外周并通过螺钉63与后端密封帽5的卡装部52相连接，保证管线6与后端密封帽5间的密封性。

进一步的，在管线6的前端套设鼓形垫64，该鼓形垫64的外周紧贴轴向通孔41的内壁，在管线6上还套设有压帽65，且压帽65的前端伸入轴向通孔41内压紧鼓形垫64，压帽65的外壁与轴向通孔41的内壁螺接，从而将鼓形垫64顶抵于管线6前端与轴向通孔41之间，以保证管线6与轴向通孔41连接的密封性。

进一步的，管线6的内径为1mm。与现有技术相比，本实用新型通过减小流道直径，优化流道结构，从而减小了死体积，即死体积可控制在0.15ml以下。

进一步的，前端堵头3包括堵头前部32、堵头中部33和堵头后部34，堵头前部32封堵于胶套2的前端口内，堵头前部32的外径与胶套2的内径相配合；堵头中部33和堵头后部34位于夹持器筒体1的空腔前端，堵头中部33的外径与夹持器筒体1的内径相配合，且堵头中部33外壁与夹持器筒体1的内壁之间设由前堵头O形密封圈35，以保证前端堵头3与夹持器筒体1的空腔前端连接的密封性；堵头后部34与夹持器筒体1的空腔前端螺接，使得前端堵头3定位于夹持器筒体1的空腔前端。

进一步的，岩心容室23的直径与长度规格为Φ25×100mm或Φ38×100mm。由于前端堵头和后端堵头均为可拆装的连接方式，因此通过更换前端堵头3和后端堵头4可实现岩心规格的切换，不必更换与之相关的配置，节省设备成本与人工成本。

进一步的，在后端密封帽5的卡装部52与夹持器筒体1内壁之间设有后堵头O形密封圈55，以保证后端密封帽5与夹持器筒体1的空腔后端连接的密封性；。

进一步的，前堵头O形密封圈35和后堵头O形密封圈55采用氟橡胶材料，用氟橡胶(FKM)作密封材料耐温可达180℃。夹持器筒体长度202mm，直径70mm；承载压力高，耐压可达50MPa，且体积小。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (10)

1.一种三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，所述三轴向自定位岩心夹持器包括：

夹持器筒体，具有轴向贯通的空腔，在所述夹持器筒体上设有与所述空腔相连通的围压入口和围压出口；

胶套，设置于所述空腔内，所述胶套具有轴向的贯通腔，所述贯通腔的两侧端口分别为前端口和后端口，且所述胶套的外壁与所述空腔内壁之间具有间隙，形成一环压空间；

前端堵头，密封结合于所述胶套的前端口，并与所述夹持器筒体的空腔前端能拆装的相连接；

后端堵头，能滑动的插装于所述胶套的后端口内，并与所述胶套的内壁密封配合，所述前端堵头、所述后端堵头与所述贯通腔的内壁围合形成用于容装被测岩心的岩心容室，所述前端堵头沿轴向开设有与所述岩心容室相连通的驱替液通道；

后端密封帽，密封结合于所述空腔后端，在所述夹持器筒体的空腔内，所述后端密封帽与所述后端堵头具有间隔，并形成一轴向压力空间，所述轴向压力空间与所述环压空间相连通；

管线，轴向贯穿于所述后端密封帽并与所述后端堵头开设的轴向通孔相连通，所述管线通过所述轴向通孔与所述岩心容室相连通。

2.如权利要求1所述的三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，所述后端密封帽与所述夹持器筒体的空腔后端密封连接，所述空腔后端具有呈内缩状的环形凸缘，所述后端密封帽呈凸字型，所述凸字型后端密封帽包括缩径部和卡装部，所述缩径部与所述卡装部的结合处形成肩部，所述缩径部插设于所述环形凸缘内并与所述环形凸缘相配合，所述卡装部与所述夹持器筒体的内径相配合，所述肩部顶靠在所述环形凸缘的一侧。

3.如权利要求2所述的三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，在所述空腔后端外侧设有筒状拉杆，所述拉杆的前部伸入所述环形凸缘与所述缩径部之间，且所述拉杆的前部分别与所述环形凸缘的内壁和所述缩径部的外壁螺纹连接；在所述拉杆外壁上螺纹套接有螺母，所述螺母旋紧于所述夹持器筒体的外侧，所述后端密封帽通过所述拉杆与所述螺母的配合锁紧固定于所述夹持器筒体的后端。

4.如权利要求3所述的三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，所述后端密封帽具有贯穿的中心通孔，所述管线穿过所述中心通孔，所述管线通过其外壁套装的密封圈与所述中心通孔密封结合，所述密封圈外侧设置压块，所述压块套设在所述管线外周并通过螺钉与所述后端密封帽的卡装部相连接。

5.如权利要求3所述的三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，在所述管线的前端套设鼓形垫，所述鼓形垫的外周紧贴所述轴向通孔的内壁，在所述管线上还套设有压帽，且所述压帽的前端伸入所述轴向通孔内压紧所述鼓形垫，所述压帽的外壁与所述轴向通孔的内壁螺接。

6.如权利要求1至5中任一项所述的三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，所述管线的内径为1mm。

7.如权利要求2至5中任一项所述的三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，所述前端堵头包括堵头前部、堵头中部和堵头后部，所述堵头前部封堵于所述胶套的前端口内，所述堵头前部的外径与所述胶套的内径相配合；所述堵头中部和所述堵头后部位于所述夹持器筒体的空腔前端，所述堵头中部的外径与所述夹持器筒体的内径相配合，且所述堵头中部外壁与所述夹持器筒体的内壁之间设由前堵头O形密封圈；所述堵头后部与所述夹持器筒体的空腔前端螺接。

8.如权利要求1至5中任一项所述的三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，所述岩心容室的直径与长度规格为Φ25×100mm或Φ38×100mm。

9.如权利要求7所述的三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，在所述后端密封帽的卡装部与所述夹持器筒体内壁之间设有后堵头O形密封圈。

10.如权利要求9所述的三轴向自定位岩心夹持器，其特征在于，所述前堵头O形密封圈和所述后堵头O形密封圈采用氟橡胶材料。