JP3623581B2 - 多相流体を用いて多孔性物質のサンプルを試験するためのモジュール型装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は多孔性物質のサンプルを封入してこれに流体を加えて試験するための封入室を形成するためのモジュール型装置に関する。
【０００２】
本発明の装置は例えば地質学上のサンプルを試験するため、および排出又は吸入フェースの間の岩石の毛細管圧力や、その吸湿度指数、相対的透過性、抵抗値指数等のような種々のパラメータを決定するための使用に適する。
【０００３】
本発明の装置は特に炭水化物を含有若しくは含有していると思われる地層内で採掘された岩石の特性を決定するめために石油採掘の分野で適用される。
【０００４】
本発明の装置は、また例えば公害の程度を調べるための地面の水分学のために土木工学に、又は例えば防水処理について決定するために建築材料を試験するため、建築産業にも応用できる。
【０００５】
【従来の技術】
貯油層又は帯水層の中の石油とガスの分布量を決定するために、吸湿度と界面張力とのようなパラメータに依存する飽和値を各地点に対して知らなければならない。このためにそこに含まれる水および石油に関しての岩石の吸湿度を測定して決定する。又岩石の排水オペレーションを行わなければならない。即ち、水分の飽和度を減らすために含まれている流体を排出する。これに吸入、オペレーションが伴う。この期間は岩石の水飽和（Ｓｗ）を増加させることを許す流体の排出（置換）に関係する。水および石油のような２つの流体を連続相において含有する多孔性物質の各点における毛細管圧力は、周知のように石油の圧力Ｐ（オイル）と水の圧力Ｐ（水）との間の平衡状態における圧力差Ｐｃとして定義される。
【０００６】
種々のパラメータ、特に岩石の吸湿度の知識は地層の中で、その含む流体を排出することによって強化された回復オペレーションを行おうとする時や、排出流体を置き換えるために最適の流体（水又はガス）を選ぶために予備的試験を行わなければならない時に、特に有用である。
【０００７】
実験室で排出や吸入のオペレーションを実行するために種々のタイプの装置が用いられる。一般に棒状のサンプルを封入室の中に置く。封入室は、その両端に試験すべきサンプルを通して加圧流体を流すための手段と連通する端部蓋を備える。測定手段は圧力、飽和度、電気抵抗値等の種々のパラメータを測定するため棒状サンプルに沿っていくつかの異なる個所にとりつけられる。棒状サンプルは加圧流体の噴入によって圧迫される弾性体の封入さやの中に置くこともできる。
【０００８】
多孔性の固体サンプルの物理的パラメータを測定するための種々の装置は例えばフランス特許申請ＦＲ−２，６０３，０４０号、ＬＮ−９３／０９，４８１号や、本出願者によるＥＮ−９４／１０，７８３号又は米国特許ＵＳ−４，８６８，７５１号、５，５０６，５４２号又は５，０６９，０６５号に記述されている。
【０００９】
【解決すべき課題】
多孔性物質の物理的パラメータの幾つかを測定するために多少とも多孔性の固体サンプル内の流体を置き換えることを可能とする装置について、サンプルの長さに応じて１又は複数個を連続して使用し得るモジュール型の装置を開発することである。
【００１０】
【課題を解決する方法】
筒状の封入室ボディと、該ボディの両端部の蓋から該封入室内にあるサンプルを通る、加圧流体を流すための手段とを含むサンプル封入室をモジュール・セルとし、該モジュール・セルを両端部の間で容易に連結できる構造として課題を解決する。
【００１１】
本発明の装置のモジュール・セルは中央に筒状の接続スリーブをもち、その両端に側部スリーブを連結して筒状の空洞部分を形成したものである。第１の固着手段によって側部スリーブの両端部に蓋をとりつけ、第２の固着手段によって前記接続スリーブに対して側部スリーブを押し込んで固定することによって、空洞部を密閉されたサンプル封入室として形成し、これを外部から絶縁するためにシール手段を備える。
【００１２】
第１の実施態様では各側部スリーブを接続スリーブの中に押し込んで篏合させ、これを固定するための手段を有する。
【００１３】
別の実施態様では数個のセル・モジュールを数個の筒状部分で相互に連結し、これを固定するために少なくとも１個の連結ロッドを含む。
【００１４】
本装置は例えば少なくとも２つのセル・モジュールと、定められた長さを有し、２つのセル・モジュールの間に挿入される少なくとも１つの筒状部分とを含む。この筒状部分のモジュールに挿入される部分の外径は各接続スリーブで形成されている空洞部分のそれと同じである。
【００１５】
本装置は数個のセル・モジュールの間に挿入される、数個の筒状部分によって構成することができる。この筒状部分は適用できる幾つかのモデルから選択でき異なる長さをもつことも可能である。これらを組み合わせることによって試験すべき多孔性サンプルの長さに合わせたサンプル封入室を形成することが可能となる。
【００１６】
本装置はまた封入室の両端部の蓋と共に封入室の容積を制限する弾性体のさやと、このさやを室内の多孔性サンプルに対して圧迫するための圧力手段とを含むことができる。
【００１７】
１つの実施態様によれば、封入室の両端部の蓋の近くに１乃至数個の半透明膜を含む。
【００１８】
１つの有利な実施態様によれば、各接続スリーブが少なくとも１つの放射方向突出部を含む。この突出部には放射方向の穴があり、封入室内部と外部の機器との間を連通させる手段が付けられている。外部機器は例えば圧力検出器のような測定器でも又はガス噴出器でもよい。この連通手段は例えば前記の穴にねじ込まれた接合部を備えるチューブであり、これを含む前記放射方向突出部はニードル弁および／又は半透過性の膜を含む。このチューブはガス源又は圧力検出器と連通する。
【００１９】
サンプルが弾性体のさやの中に収納されている場合に各接続スリーブはさやを貫通して前記放射方向連通路をサンプルと連通させる固体のはと目を設ける場所を含む。
【００２０】
本装置はモジュール型の設計であるから、セル・モジュールと筒状部分とを組み合わせることによって或程度の長さのサンプルを受け入れるようにすることができる。サンプルの長さ方向に沿う各部に対応して放射方向の通路を挿入できるので、与えられた試験条件に適応するために非常に多様な噴射および／又は測定手段を適用することができる。
【００２１】
【実施例】
本発明の装置は少なくとも１ケのセル・モジュール（１）を含むもの（図１）でもよく、又数個のセル・モジュール（１）を筒状部分（２４）で相互接続したもの（図２）でもよい。
【００２２】
図１の実施例において、本装置のセル・モジュール（１）は２つの筒状空洞部３Ａ，３Ｂを中央の肩４の両側に含む接続スリーブ２を含む。
【００２３】
この接続スリーブ（２）の中央には（図１では例えば２個の）放射方向に伸びる突出部５がついていて、２個の場合第２の突出部は第１の突出部の接続スリーブ２の中心を超えた延長上にあり、両方の突出部には中央の穴６があり、その中にチューブ８を接続するための接合部７をねじ込めるようになっている。この接合部７には例えばニードル弁９がついていて、この弁をその上にあるリング１０を回わすことによって動作させ、それによってチューブ８との流通を制御することができる。
【００２４】
セル・モジュール１は複数個連結して使用できるが、各モジュールの空洞部分２，３の中にはめ込む筒状の延長部１２を持つ即部スリーブ１１が接続スリーブ２の両側にとりつけられる。側部スリーブ１１の外側の端にはそれぞれ終端蓋１３，１４をつけることができ、この蓋を貫通する１乃至数本の通路１３ａ，１４ａがあり、これを（図示していない）流体ポンプ回路に連結するライン１５，１６を接続できる。
【００２５】
厚さ可変の半透過性の膜１７，１８を、中に入れてテストするサンプルと側部スリーブの両終端蓋１３，１４との間に挿入することができる。この膜はサンプルの中を流すべき流体の関数として選択する。
【００２６】
側部スリーブ１１の外周にねじつきリング１９をねじ込んで両方の終端蓋１３，１４をサンプルの両端面に押さえつけるようにとりつける。別のねじつきリング２０によって側部スリーブ１１を押し込んでその筒状延長部１２が空洞部２，３の中にきっちりはまり接続スリーブ２の肩に押し付けて固定する。
【００２７】
サンプルＳに放射方向の力を加えるために、サンプルを弾力性のさや２１の中に置くようにする応用例もある。各終端蓋１３，１４が内側に截頭円錐状の部分をもち、そこにさや２１をかぶせて封入室を形成する。さや２１の回りの環状の空間は（図示していない）出入口をもっていて、圧力をかけた流体を供給する手段Ｐと連通している。放射方向突出部５に連結している接合部７はその軸線上でさや２１の中に貫通して縁曲げしてある固形のはとめ２３に対する通路をもち、さやの中のケーブルＳを線路８と連通させる。
【００２８】
封入室を外部媒体から絶縁するために終端蓋１３，１４，側部スリーブ１１、接続スリーブ２、および接合部７の間の必要な所にシールＪ１，Ｊ２，Ｊ３を挿入する。
【００２９】
図２の実施例では、サンプル封入室の長さを、２乃至数個のセル・モジュールの間に１乃至数個の筒状部分２４を挿入することによって所望の長さにすることができる。この筒状部分２４の外径は図１のストップリングの延長部分１２のそれと等しくしてあるので、各セル・モジュール１の対称的な空洞部にぴったりはめ込むことができる。装置を構成する数個の部分即ちセル・モジュール１と筒状部分２４を連結した各部分は両端に位置するセル・モジュール１Ａ，１Ｅに図１の場合と同様ねじつきリング２０によって、動かないように固定することができる。各部分を相互に動かないように固定する別の方法は図２に示すように１乃至数本の連結ロッド２５で両端部分につける側部スリーブ１１を連結することによるものである。
【００３０】
例えば図２に示すように５個のセル・モジュール（１Ａ，・・・・， １Ｅ）の間に４個の筒状部分２４を挿入することによって測定用の封入室の長さの長いサンプル用に組み立てられる。この場合５個の放射方向アクセス ポイントが長さ方向に分布していて同数のライン８との間の連通を制御することができる。与えられたサンプルの長さに対して挿入するセル・モジュール１の数を減らし、中間の筒状部分２４を長くすることによって構成を変えて対応することもできる。
【００３１】
それぞれのライン８は各放射方向突出部５のレベルにおいて封入室の内部を機器Ａに連通するために使用される。それは例えばそれぞれの排出、又は吸入の段階におけるサンプルの中の流体の圧力を測定するための圧力検出器でもよい。
【００３２】
出願者の特許申請ＥＮ−９４／・・・・に記述するように、これらの圧力取り出し口は接合部７（図１）にニードル弁を備えるか、通路に１乃至数個の半透過膜を挿入することを選択できるようにしてもよい。
【００３３】
ライン８によって連結される機器Ａは加圧ガスの供給源であってもよく、これもその中に多相流体を流して、サンプルの物理的パラメータの測定のオペレーションの範囲である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本装置の第１の実施例を示す。
【図２】封入室を長くするように数個の筒状部分と数個の接続スリーブとを組み合わせたものから成る第２の実施例を示す。

Claims (13)

1. 両端部を有するサンプル封入室とその中のサンプルを通して加圧流体を置換する手段を含み、多少とも多孔性の固体サンプルの物性パラメータの幾つかを測定するためにサンプル内の流体置換を行う装置であって、該装置は、２つの空洞部（３Ａ，３Ｂ）を内包する接続スリーブ（２）と、該空洞部と同じ断面をもち、該接続スリーブ（２）に篏合する延長部分（１２）を有する側部スリーブ（１１）とを含むセル・モジュール（１）と、該空洞部の反対側の端部をおおう蓋（１３，１４）と、該蓋（１３，１４）を側部スリーブ（１１）に固定する第１の固着手段（１９）と、前記接続スリーブ（２）に前記側部スリーブ（１１）を押しつけて、前記セル・モジュール（１，１Ａ〜１Ｅ）に固着する第２の固着手段（２０，２５）と、前記蓋（１３，１４）を貫通するダクト（１３ａ，１４ａ）と、該ダクトに接続されて外から前記サンプル（Ｓ）に加圧流体を供給するためのパイプ（１５，１６）と、前記サンプル封入室を外部から絶縁するためのシール手段（Ｊ）とを含む、多相流体を用いて多孔性物質のサンプルを試験するためのモジュール型装置。
2. 前記セル・モジュール（１）に少なくとも１つの前記側部スリーブ（１１）を固着する手段（２０）を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記蓋（１３，１４）をセル・モジュールの対向する両端部に固着するために少なくとも１個の連結ロッド（２５）を含む、請求項１又は２に記載の装置。
4. 少なくとも２個のセル・モジュール（１Ａ〜１Ｅ）と２個のセル・モジュールの間に挿入される、定められた長さを有する少なくとも１個の筒状部分（２４）とを含み、該筒状部分の断面が接続すべきセル・モジュール（１）の空洞部分（３Ａ，３Ｂ）の断面と合致する、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 等しい又は異なる長さをもつ一群の筒状部分（２４）の中から数個を選択して数個のセル・モジュール（１）の間に挿入して、試験すべき多孔性物質サンプルの長さに適合する長さのサンプル封入室を得る、請求項４に記載の装置。
6. 前記蓋（１３，１４）の封入室側の端部と連結して前記サンプル封入室を制限する弾力性のあるさや（２１）と多孔性物質サンプル（Ｓ）に対して該さや（２１）を圧迫するための圧力手段（Ｐ）とを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 各セル・モジュール（１）がさや（２１）を貫通する固形のはとめ（２３）をはめ込む場所を含み、各セル・モジュール内に封入室内のサンプルと連通させるための通路を形成する、請求項６に記載の装置。
8. サンプル封入室の少なくとも１つの蓋（１３又は１４）の近傍にとりつけられた少なくとも１つの半透過性の膜（１７）を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記各セル・モジュール（１）が、少なくとも１個の放射方向突出部（５）を含み、該突出部（５）が放射方向の穴（６）と、該突出部を貫通して、サンプル封入室と外部機器（Ａ）との間を連通させるための連通手段（７〜１０）とを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記連通手段（７〜１０）が各放射方向突出部（５）にある穴（６）にねじ込まれている接合部（７）と、該接合部を貫通してサンプル封入室を外部機器（Ａ）と連通させるためのパイプ（８）とを含む、請求項９に記載の装置。
11. 前記接合部（７）がニードル弁および／又は半透過性膜を備えている、請求項１０に記載の装置。
12. 前記外部機器（Ａ）が圧力検知器のような測定器である、請求項９から１１までの何れか１項に記載の装置。
13. 前記外部機器（Ａ）がガスの噴射手段である、請求項９から１１項までの何れか１項に記載の装置。

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