CN207066914U - 一种变尺寸岩样自吸液体测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种变尺寸岩样自吸液体测试装置，涉及石油天然气勘探开发领域，该实用新型包括测量部分、自吸部分和测控部分。测量部分包括带有挂钩的精密电子天平。自吸部分包括精密升降台、试液容器、岩样、以及稳定罩。测控部分包括声发射数据采集处理系统和计算机数据记录分析装置。岩样的上部外接声发射传感器探头，声发射数据采集处理系统的信号接收端连接声发射传感器探头，其信号输出端与计算机数据记录分析装置连接。试液容器的内部放置有变尺寸岩样夹持器。夹持筒与岩样通过胶粘剂无缝固结，并通过夹持器上的若干支架环与精密电子天平的挂钩连接。本实用新型提高了岩样自吸液质量测试的准确性，可对岩样自吸试液过程及裂缝的产生状况进行实时监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油天然气勘探开发领域，具体涉及到一种变尺寸岩样自吸液体测试装置。
背景技术
页岩储层富有机质，性脆、质硬，层理、微裂缝十分发育，呈三维网络状分布，在储层钻进过程中，工作流体在井底压差、毛细管力、化学势差等驱动力作用下，滤液沿着微裂缝或层理面迅速侵入页岩内部，发生物理化学作用，引起近井壁地层孔隙压力增加，滤液的“楔入”作用促使微裂缝的开裂、扩展、分叉、再扩展，直至相互贯通，最终发生宏观破坏，导致井壁失稳；同时，在低渗油气储层中，入井流体受毛管力作用极易侵入岩石内部，引起液相水锁，造成储层渗透率降低，严重影响低渗透油气藏的商业开发价值。
目前，用于测试岩石自吸液体的实验装置多见于专利、文献，均采用精密电子天平称重法进行实验。精密电子天平称重法进行岩石自吸实验过程中，岩石夹持悬挂系统受四种作用力，分别为：岩石夹持悬挂系统向下的重力、自吸试液产生的向下重力、浸入试液部分体积产生的向上浮力以及精密电子天平受到的向上拉力(即天平显示值)，四种相互作用力的表达公式如下：
公式1中，m示值为精密电子天平称量显示质量，m液为岩石自吸试液质量，m 夹持系统为岩石夹持悬挂系统总质量，ρ液为实验试液密度，S1为岩石夹持悬挂系统底部截面积，S2为实验试液容器底部截面积，H0为岩石夹持悬挂系统初始浸入试液高度。若在实验前，将悬挂有夹持系统的精密电子天平进行去皮操作，即m夹持系统＝0，则可将公式1变形为：
由公式2可知，岩石自吸试液质量m液与岩石夹持悬挂系统初始浸入试液高度H0、岩石夹持悬挂系统底部截面积S1、试液容器底部截面积S2密切相关。因此，在岩石自吸实验对比测试或平行测试中，如何对影响实验结果的H0、S1与S2三参数进行同一化处理成为准确测定岩心自吸液量的关键。
然而，当前专利、文献中涉及到的精密电子天平称重法岩心自吸实验均忽略了岩石夹持悬挂系统初始浸入试液高度、岩石夹持悬挂系统底部截面积以及试液容器底部截面积对实验结果的影响，造成测试结果误差较大，导致岩石自吸试液对比测试或平行测试无法进行，如中国专利201010559165.4涉及的一种岩样毛管自吸评价仪、中国专利201120320932.6涉及的一种模拟地层条件的岩样自吸实验装置等。同时，实验过程中疏松岩样遇水劈裂脱落后造成实验失败的问题、岩心夹持器与岩心间微缝隙存在的试液自吸现象在当前的实验装置设计过程中均被忽略。此外，利用声发射技术实时监测岩心自吸液状态及裂缝产生状况的仪器装置仍无报道，这不利于对储层水锁损害及地层井壁失稳机理的进一步认识。因此，如何提高称重法岩心自吸实验测试准确性、加强实验过程中对岩心自吸液状态及裂缝产生的认识十分必要。
发明内容
本实用新型的发明目的在于提供一种变尺寸岩样自吸液体测试装置,其能够提高称重法岩心自吸实验测试的准确性，且对岩样自吸液状态及裂缝产生可实时监测，对不同尺寸的规则岩样均可有效测试的实验装置。
为实现发明目的本实用新型采取的具体技术方案为：
一种变尺寸岩样自吸液体测试装置，包括测量部分、自吸部分和测控部分。
其中，测量部分包括带有挂钩，且与计算机数据记录分析装置连接的精密电子天平。
自吸部分包括精密升降台、放置在精密升降台上的试液容器、放置于试液容器内部的岩样、以及罩在精密升降台和试液容器外部的稳定罩。
测控部分包括声发射数据采集处理系统和计算机数据记录分析装置。
所述岩样的上部外接声发射传感器探头。所述试液容器的内部放置有变尺寸岩样夹持器。所述岩样夹持器由夹持筒与若干均匀分布在夹持筒上部的支架环构成。
所述夹持筒与岩样通过胶粘剂无缝固结。所述若干支架环通过细绳与精密电子天平的挂钩连接。所述声发射传感器探头与声发射数据采集处理系统的信号接收端连接，声发射数据采集处理系统信号输出端与计算机数据记录分析装置连接。
进一步，所述夹持筒上下端面均为开口，外径6.0cm，高度4.0cm，侧面刻有最小刻度值为1.0mm的标尺，标尺长度与夹持筒长度相同。
进一步，所述岩样直径小于等于5.0cm且长度小于等于4.0cm。
进一步，所述岩样下端面与夹持筒下端面齐平。
进一步，所述精密电子天平称量范围为0～420g，精密度为1mg。
进一步，所述稳定罩顶部中心设置挂钩穿过的缺口，稳定罩还设置有开闭的活动挡板。
本实用新型的有益效果是：
1、提高了岩样自吸液质量测试的准确性。通过岩样与夹持器的无缝粘结，可实现对实验结果影响因素的同一化处理，如岩石夹持悬挂系统初始浸入试液高度、岩石夹持悬挂系统底部截面积以及试液容器底部截面积的影响，减少了实验系统误差，并避免了岩样夹持器与岩样间微缝隙导致的试液自吸现象。
2、可对岩样自吸试液过程及裂缝的产生状况进行实时监测，有利于对实验过程及结果的深入分析。
3、实现对不同尺寸规则岩样的无缝夹持，既提高了岩样的利用率，又可避免实验出现失败。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是岩样夹持器和岩样的正视图；
图3是图2的俯视图。
图中：1-精密电子天平，2-稳定罩，3-岩样夹持器，4-试液容器，5-精密升降台， 6-声发射数据采集处理系统，7-计算机数据记录分析装置，8-细绳，9-胶粘剂，10-声发射传感器探头，11-岩样，12-活动挡板，13-夹持筒，14-支架环，15-挂钩，16-缺口，17-岩样微裂缝。
具体实施方式
参照附图对本实用新型技术方案进行详细说明。
如图1所示，一种变尺寸岩样自吸液体测试装置，包括测量部分、自吸部分和测控部分。
其中，测量部分包括带有挂钩15的称量范围为0～420g，精密度为1mg的精密电子天平1，挂钩15从缺口16伸入稳定罩2的内部，且精密电子天平1连接计算机数据记录分析装置7，直接记录精密电子天平1的数据变化。自吸部分包括精密升降台5、放置在精密升降台5上的试液容器4、放置于试液容器4内部的岩样11、以及罩在精密升降台5和试液容器4外部的稳定罩2。岩样11直径不大于5.0cm且长度不大于4.0cm。如图2所示，岩样11的上部外接声发射传感器探头10。试液容器4的内部放置有变尺寸岩样夹持器3。岩样夹持器3由夹持筒13与三个均匀分布在夹持筒13上部的支架环14构成。夹持筒13上下端面均为开口，外径6.0cm，高度4.0cm，侧面刻有最小刻度值为1.0mm的标尺，标尺长度与夹持筒13长度相同。稳定罩2顶部中心设置挂钩15穿过的圆形缺口，正面为开闭的活动挡板。测控部分包括声发射数据采集处理系统6和计算机数据记录分析装置7。
夹持筒13与岩样11通过胶粘剂无缝固结，岩样11下端面与夹持筒13下端面齐平。三个支架环14通过细绳与精密电子天平1的挂钩15连接，通过调节升降台的高度使变尺寸岩样夹持器3浸入试液的深度进行变化。声发射传感器探头10与声发射数据采集处理系统6的信号接收端连接，声发射数据采集处理系统6信号输出端与计算机数据记录分析装置7连接。
测试实验按以下步骤实现：
1、通过岩样切割、钻取，制取不同尺寸、形状的岩样。
2、利用胶粘剂9将岩样11与变尺寸岩样夹持器3无缝固结，并在岩样上端面外接声发射传感器探头10。
3、分别打开稳定罩2、精密电子天平1，利用细绳8连接支架环14与称量挂钩15，将变尺寸岩样夹持器3水平悬挂在称量挂钩15上。待精密电子天平示数稳定后，进行天平去皮操作。
4、打开声发射数据采集处理系统6与计算机数据记录分析装置7。
5、操作精密升降台5升高试液容器的高度，直至变尺寸岩样夹持器3浸入测试液体特定深度。如图3所示，岩样11自吸试液时，计算机数据记录分析装置7实时监测岩样自吸液体质量及岩样微裂缝17扩展状况。
Claims (6)
1.一种变尺寸岩样自吸液体测试装置，包括测量部分、自吸部分和测控部分；其中，测量部分包括带有挂钩(15)，且与计算机数据记录分析装置(7)连接的精密电子天平(1)；
自吸部分包括精密升降台(5)、放置在精密升降台(5)上的试液容器(4)、放置于试液容器(4)内部的岩样(11)、以及罩在精密升降台(5)和试液容器(4)外部的稳定罩(2)；
测控部分包括声发射数据采集处理系统(6)和计算机数据记录分析装置(7)；
其特征在于：所述岩样(11)的上部外接声发射传感器探头(10)；所述试液容器(4)的内部放置有变尺寸岩样夹持器(3)；所述岩样夹持器(3)由夹持筒(13)与若干均匀分布在夹持筒(13)上部的支架环(14)构成；
所述夹持筒(13)与岩样(11)通过胶粘剂无缝固结；所述若干支架环(14)通过细绳与精密电子天平(1)的挂钩(15)连接；所述声发射传感器探头(10)与声发射数据采集处理系统(6)的信号接收端连接，声发射数据采集处理系统(6)信号输出端与计算机数据记录分析装置(7)连接。
2.根据权利要求1所述的变尺寸岩样自吸液体测试装置，其特征在于：所述夹持筒(13)上下端面均为开口，外径6.0cm，高度4.0cm，侧面刻有最小刻度值为1.0mm的标尺，标尺长度与夹持筒(13)长度相同。
3.根据权利要求1或2所述的变尺寸岩样自吸液体测试装置，其特征在于：所述岩样(11)直径小于等于5.0cm且长度小于等于4.0cm。
4.根据权利要求1或2所述的一种变尺寸岩样自吸液体测试装置，其特征在于：所述岩样(11)下端面与夹持筒(13)下端面齐平。
5.根据权利要求1或2所述的变尺寸岩样自吸液体测试装置，其特征在于：所述精密电子天平(1)称量范围为0～420g，精密度为1mg。
6.根据权利要求1或2所述的一种变尺寸岩样自吸液体测试装置，其特征在于：所述稳定罩(2)顶部中心设置挂钩(15)穿过的缺口(16)，稳定罩还设置有开闭的活动挡板(12)。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN109297856A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-01 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种沥青溶解速率测定装置及其测定方法 |
| CN110672727A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-01-10 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种建筑材料结构性能检测装置 |
| CN113125327A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-07-16 | 北京石油化工学院 | 用于干热岩微观结构变化的探测装置 |
| CN114295531A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-04-08 | 成都理工大学 | 一种精确模拟原地条件下钻完井液自吸量的装置及方法 |
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