CN212432590U - 加压加热中间件及分体式保真取芯器腔内温控结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及加压加热中间件及分体式保真取芯器腔内温控结构，加压加热中间件为筒状结构，加压加热中间件两端设有连接螺纹，加压加热中间件筒壁上有两个侧孔，加压加热中间件内壁有电加热结构；电加热结构包括石墨烯膜或螺旋热盘管。分体式保真取芯器腔内温控结构包括加压加热中间件、第一试验件和第二试验件，第一试验件与第二试验件通过加压加热中间件相连。本实用新型利用加压加热中间件来衔接保压实验舱的上端和下端，可避免在保压实验舱上钻孔，防止损害保压实验舱，可提高实验的准确性；本实用新型在加压加热中间件内安装电加热结构，可提高加热效率，利于缩短实验时间；同时电加热结构设于加压加热中间件上，不用改变保压实验舱的结构。

Description

加压加热中间件及分体式保真取芯器腔内温控结构

技术领域

本实用新型涉及取芯装置试验系统技术领域，尤其涉及加压加热中间件及分体式保真取芯器腔内温控结构。

背景技术

地球浅部矿产资源已逐渐枯竭，向地球深部进军是近期和未来我国科技创新的重要方向。不同深部赋存岩层原位岩石力学行为规律是深地钻探、深部资源开发利用、地球应用科学的先导性科学与理论基础。

深部岩石的物理力学以及化学生物等特性与其所处原位环境条件密切相关，取芯过程的原位环境损失将导致岩芯的理化性质和力学性质失真且不可逆转，其攻关的核心与关键是如何获取深部环境条件下的原位岩芯，并在原位保真状态下进行实时加载测试与分析。

目前的，原位保真取芯装置，利用钻具钻取岩芯后将岩芯存储在储芯管中，通过与储芯管相连的保压、保温及保湿装置来实现对岩芯原位环境的模拟。在进行岩芯钻取前，需要验证其保压保温能力，因而保真舱模拟实验系统而生。

现有的保真舱模拟实验系统测试平台包括保压实验舱、液压系统、温控系统等，通过液压系统向保压实验舱内注入高压液体来模拟高压环境，通过温控系统对保压实验舱进行外加热来模拟高温环境。现有的保压实验舱通过在筒壁上钻孔来实现与液压管路连接，钻机钻孔会损害保压实验舱，进而使实验结果不真实；此外，采用外加热方式加热效率慢，实验时间长，效率低。

实用新型内容

本实用新型旨在提供加压加热中间件及分体式保真取芯器腔内温控结构，可避免损害保压实验舱，利于提高实验的准确性，同时可提高实验效率。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

加压加热中间件，加压加热中间件为筒状结构，加压加热中间件筒壁上设有两个侧孔，加压加热中间件内壁设有电加热结构，加压加热中间件两端设有连接螺纹。

进一步的，电加热结构包括石墨烯膜。

进一步的，电加热结构还包括铝筒，石墨烯膜镀在铝筒的内筒壁上，铝筒嵌装在加压加热中间件内壁的环形凹槽中。

或者，电加热结构包括螺旋热盘管。

进一步的，螺旋热盘管嵌装在加压加热中间件内壁的环形凹槽中。

优选地，环形凹槽深度为3mm。

优选地，侧孔为螺纹孔。

分体式保真取芯器腔内温控结构，除了包括上述加压加热中间件外，它还包括第一试验件和第二试验件，第一试验件与第二试验件通过加压加热中间件相连。

进一步，从保压实验舱的外筒的螺纹连接处将外筒拆分为第一试验件和第二试验件，第一试验件为保压实验舱的外筒上端，第二试验件为保压实验舱的外筒下端。

进一步的，其中一个侧孔中安装有水密接头。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1，本实用新型利用加压加热中间件来衔接保压实验舱的上端和下端，可避免在保压实验舱上钻孔，防止对保压实验舱造成损害，可提高实验的准确性；

2，本实用新型在加压加热中间件内安装电加热结构，可提高加热效率，利于缩短实验时间，提高实验效率；同时电加热结构设于加压加热中间件上，不用改变保压实验舱的结构，成本低。

附图说明

图1是具体实施方式一中加压加热中间件的剖面图；

图2是具体实施方式二中加压加热中间件的剖面图；

图3是分体式保真取芯器腔内温控结构的示意图；

图4是中心杆未提升时保压实验舱的结构示意图；

图5是图4中A处的局部放大图；

图6是中心杆提升至行程终点时保压实验舱的结构示意图；

图7是图6中B处的局部放大图；

图8是外筒拆成上下两部分时保压实验舱的示意图；

图9是中心杆未提升时分体式保真取芯器腔内温控结构的示意图；

图10是中心杆提升至行程终点时分体式保真取芯器腔内温控结构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

具体实施方式一

如图1所示，本实用新型公开的加压加热中间件13为筒状结构，加压加热中间件13筒壁上设有两个侧孔，一个侧孔作为液体注入孔14，用于外接液压源，可避免在试验件上钻孔。另一个侧孔作为水密接头安装孔18，为方便连接固定可将侧孔设计为螺纹孔。

加压加热中间件13两端设有连接螺纹，以便于与试验件连接。连接螺纹可为外螺纹或内螺纹，具体情况根据试验件而定。

加压加热中间件13内壁设有电加热结构，以便于对内部介质进行快速加热，以提高实验效率。本实施方式中，电加热结构包括石墨烯膜21。为便于安装石墨烯膜21，采用在铝筒20上电镀石墨烯膜21的方式来制作该电加热结构。

具体如图1所示，石墨烯膜21镀在铝筒20的内筒壁上，加压加热中间件13内壁上设有用于安装铝筒20的环形凹槽19，将电镀有石墨烯膜21的铝筒20嵌装在加压加热中间件13内壁的环形凹槽19中。环形凹槽19深度为根据铝筒20厚度设置，例如环形凹槽19的深度与铝筒20的壁厚均设为3mm。

应当注意，铝筒20的安装位置应避开液体注入孔14或者在铝筒20对应液体注入孔14位置处开通孔，以供介质通过。

具体实施方式二

本实施方式与实施方式一的区别在于：如图2所示，本实施方式中电加热结构包括螺旋热盘管17。螺旋热盘管17嵌装在加压加热中间件13内壁的环形凹槽19中。

如图3所示，本实用新型公开的分体式保真取芯器腔内温控结构，除了包括上述加压加热中间件外13外，它还包括第一试验件11和第二试验件12，第一试验件11与第二试验件12通过加压加热中间件13相连。加压加热中间件13的两端分别与第一试验件11和第二试验件12螺纹连接。

本实用新型利用加压加热中间件来衔接试验件，避免在试验件上钻孔，防止对试验件造成损害，可提高实验的准确性。

保压实验舱的结构有多种，但都包括舱体外筒。本实施方式中第一试验件11为保压实验舱的外筒上端，第二试验件12为保压实验舱的外筒下端。

如图4-7所示，本实施方式中保压实验舱包括外筒1、中心杆2、岩心筒3和用于实现保压实验舱下端密封关闭的翻板阀5。

外筒1为由多个螺纹套筒组装形成，用于模拟原位保真取芯装置的钻机外筒。翻板阀5包括阀座51、阀瓣52和弹性件53，阀瓣52一端与阀座51上端外侧壁活动连接，阀座51顶部有与阀瓣52匹配的阀口密封面。弹性件53为弹片或者扭力弹簧。

中心杆2下端伸进岩心筒3内，中心杆2下端有外台阶23，岩心筒3上端有与所述外台阶23适配的内台阶32，当向上提升中心杆2至所述外台阶23与内台阶32相抵时，中心杆2可带动岩心筒3同步向上移动。同时由于外台阶23与内台阶32的相抵持，可实现中心杆2外壁与岩心筒3内壁间在该抵持部位形成密封。

如图8-10所示，本实施方式中从外筒1的螺纹连接处将保压实验舱的外筒1拆分为第一试验件11和第二试验件12。加压中间件13的一端为内螺纹，另一端为外螺纹，以实现与第一试验件11和第二试验件12螺纹连接。加压中间件13与第一试验件11和第二试验件12间安装有密封圈22，螺纹密封加上密封圈密封可提高密封性能。

如图4、5、9所示，初始状态下，岩心筒3位于外筒1下端并位于阀座51中。当岩心筒3位于阀座51中时，阀瓣52开启90°且位于岩心筒3与第二试验件12之间；当通过中心杆2将岩心筒3向上提升至一定高度时，阀瓣52在弹性件53及重力作用下回到阀座51顶面与阀口密封面密封接触，实现阀门的关闭。

如图6、7、10所示，当中心杆2继续向上提升至行程终点时，岩心筒3上端外壁与第一试验件11内壁间密封配合。岩心筒3上端外壁安装两道密封圈22实现与第一试验件11筒壁的密封。此时，又由于中心杆2外壁与岩心筒3内壁间在外台阶23与内台阶32的抵持部位形成密封，从而完成外筒1上端的密封。外筒1下端又由翻板阀5封闭，从而在外筒1内形成一个用于存放岩心的密封空间。

第一试验件11内壁有用于轴向限制岩心筒3的第一限位台阶16，当岩心筒上端面21抵在第一限位台阶16上时，中心杆2提升至行程终点。在另一个实施方式中，为增加翻板阀5的密封比压，加压加热中间件及分体式保真取芯器腔内温控结构还包括触发机构4，触发机构4包括触发内筒41、触发块42和触发弹簧43，触发内筒41侧壁上设有通孔，触发块42放置于通孔中，岩芯筒3底部外侧壁有与触发块42适配的凸起部31；第二试验件12内壁有与触发块42适配的避让口15，触发块42位于阀瓣52上方，避让口15位于触发块42上方。 避让口15底部有一引导斜面，该引导斜面便于触发块42从下往上滑入避让口15内，同时也便于触发块42从上往下滑出避让口15。

触发弹簧43套在触发内筒41外，触发内筒41外壁设有台肩44，触发弹簧43压缩在台肩44与第二试验件12内壁台阶面之间，触发弹簧43位于触发块42上方；

当岩芯筒3位于阀座51中时，触发内筒41位于岩芯筒3与第二试验件12之间，触发内筒41下端与阀座51止口配合，触发块42外凸于触发内筒41的内侧壁；

当将岩芯筒3向上提升至第一高度时，岩芯筒3的凸起部31抵持住触发块42，从而可带动触发内筒41同步向上移动；

当将岩芯筒3继续向上提升至第二高度时，触发块42被凸起部31推至避让口15中，从而使触发块42避开凸起部31；

当将岩芯筒3继续向上提升至岩芯筒3底部越过避让口15时，触发块42失去岩芯筒3的作用力，触发内筒41在重力和触发弹簧43作用下带动触发块42回落压在关闭的阀瓣52上。

本实用新型公开的分体式保真取芯器腔内温控结构的温控方法，包括以下步骤；

S1，液体注入孔14外接液压源，水密接头安装孔18中安装上水密接头以实现内部传感器数据传输以及对电加热结构供电；电源和传感器均接控制器，通过控制器自动控温；

S2，利用液压缸、气缸等直线驱动机构将中心杆2提升至行程终点，中心杆2与第一试验件11间密封配合，而下端翻板阀5实现外筒底部的密封关闭，从而使保压实验舱内形成一个密闭的环境；中心杆2保持在上行程终点；

S3，开启外部液压源，外部液压源向密闭环境内注入高压液体；开启电加热结构，电加热对内部液体进行快速加热，模拟深部原位的高压高温环境，以验证保压实验舱在高温高压环境下的保压保温性能，以便从结构上、材料上对保真取芯钻机进行改进。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.加压加热中间件，其特征在于：加压加热中间件为筒状结构，加压加热中间件筒壁上设有两个侧孔，加压加热中间件内壁设有电加热结构，加压加热中间件两端设有连接螺纹。

2.根据权利要求1所述的加压加热中间件，其特征在于：电加热结构包括石墨烯膜。

3.根据权利要求2所述的加压加热中间件，其特征在于：电加热结构还包括铝筒，石墨烯膜镀在铝筒的内筒壁上，铝筒嵌装在加压加热中间件内壁的环形凹槽中。

4.根据权利要求1所述的加压加热中间件，其特征在于：电加热结构包括螺旋热盘管。

5.根据权利要求4所述的加压加热中间件，其特征在于：螺旋热盘管嵌装在加压加热中间件内壁的环形凹槽中。

6.根据权利要求3或4所述的加压加热中间件，其特征在于：环形凹槽深度为3mm。

7.根据权利要求1所述的加压加热中间件，其特征在于：所述侧孔为螺纹孔。

8.分体式保真取芯器腔内温控结构，其特征在于：它包括第一试验件、第二试验件以及如权利要求1-7中任一项所述的加压加热中间件，第一试验件与第二试验件通过加压加热中间件相连。

9.根据权利要求8所述的分体式保真取芯器腔内温控结构，其特征在于：从保压实验舱的外筒的螺纹连接处将外筒拆分为第一试验件和第二试验件，第一试验件为保压实验舱的外筒上端，第二试验件为保压实验舱的外筒下端。

10.根据权利要求8所述的分体式保真取芯器腔内温控结构，其特征在于：其中一个侧孔中安装有水密接头。

Images