专利名称：一种用于岩心夹持器的轴向压力装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种岩心油藏物理模拟试验装置，尤其涉及一种用于岩心夹持器的轴向压力装置。
背景技术：
众所周知，开发实验是油气田开发的基�。唤瞿芄晃推氐拇⒘考扑�、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。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。目前，现有的岩心夹持器按照加压方式主要分两种类型，一种是哈氏(Hassler) 岩心夹持器，它是将岩心放置在一个圆形橡胶套内，在岩心两端分别放置一个具有中心通孔的钢质圆柱形堵头，在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。橡胶套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橡胶套外壁，可使橡胶套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，因此其测量岩心的物理参数不能真实反映地层受力情况。 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。虽然这种三轴向岩心夹持器能够对岩心产生轴向压力，但其仍存在有以下一些不足之处I、在测量岩心的过程中，每测量一块岩心后，都要对堵头和橡胶套进行清洗，否则残留的岩心颗�：驮辔锝斐啥峦泛拖鸾禾字涿芊獠谎希佣贾铝魈逍孤�。并且，由于轴向加压装置固定在夹持器的一端，而与轴向加压装置相连的堵头随之固定，因此造成装卸样品及清洗困难和清洗不干净缺陷，直接影响测量效果。2、现有的三轴向岩心夹持器由于堵头和堵头锁紧帽之间采用螺纹连接，在装卸岩心时要借助一个圆筒装置，很不方便，且容易损坏岩心。另外，岩心中盐水容易积聚在螺纹上，容易造成螺纹锈蚀。3、在测量过程中，若样品长度变化很大，则需要借助填充块，造成装卸困难，且导致进出口死体积加大，导致实验误差增加。有鉴于现有技术中存在的上述诸多问题，本设计人基于从事相关制造领域多年的丰富经验及过强的专业知识，结合岩心夹持器的应用实际，积极加以研究创新，以期提供一种用于岩心夹持器的轴向压力装置，该装置易于拆装，便于岩心夹持器清洗，实验误差小且堵头长度可调。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于岩心夹持器的轴向压力装置，该装置易于拆装，便于岩心夹持器清洗，实验误差小且堵头长度可调。为达到上述目的，本发明提出了一种用于岩心夹持器的轴向压力装置，包括调节堵头，沿轴向插入所述岩心夹持器的一侧，并顶抵于所述岩心夹持器内的待测岩心的侧端； 轴向压力活塞组件，套装于所述调节堵头的外壁上，所述轴向压力活塞组件包括轴向压力筒体和轴向压力活塞，所述轴向压力筒体与位于所述岩心夹持器一侧的压紧螺帽固接，所述轴向压力活塞设置于所述轴向压力筒体内，且能轴向滑动地套设于所述调节堵头的外壁上；所述轴向压力活塞通过轴向压力螺帽与所述调节堵头相连接，所述轴向压力活塞驱动所述调节堵头向所述待测岩心施加轴向压力；其中，所述调节堵头包括杆状的调节堵头本体和锁紧卡环，在所述调节堵头本体上沿轴向连续开设有若干个卡槽，所述锁紧卡环与所述轴向压力螺帽的外侧相连接，并与所述调节堵头的卡槽卡扣连接。如上所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其中，所述锁紧卡环是由C形金属环以及连接所述金属环两端的弹簧构成。如上所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其中，所述轴向压力螺帽包括圆环状的帽体，在所述帽体的一侧沿轴向凸设有圆筒状接合部，在所述帽体的另一侧沿轴向设有卡扣部，所述圆筒状接合部插设于所述轴向压力活塞的内壁与所述调节堵头本体的外壁之间，所述圆筒状接合部的外壁与所述轴向压力活塞的内壁螺纹连接，所述卡扣部与所述锁紧卡环的侧面开设的凹槽卡扣配合。如上所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其中，沿所述调节堵头本体轴向开设有贯通该调节堵头本体的第一排气孔和第一进液孔。如上所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其中，在所述轴向压力筒体的外壁上分别开设有与所述轴向压 力筒体内部相连通的轴向压力进液孔和轴向压力排气孔。如上所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其中，在所述轴向压力活塞与所述轴向压力筒体之间设有密封圈。与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点I、本发明的轴向压力活塞组件与岩心夹持器的径向围压装置相互独立，因此可以实现径向和轴向分别加压，也可以模拟静水压力条件，即轴向和径向用一个压力源同时加压，提高检测精度和检测质量。2、本发明轴向压力装置通过调节堵头本体与锁紧卡接配合，实现了调节堵头的拆装功能，有利于夹持器内部的清理，提高了整体清洗质量，避免残留的岩心颗�：驮辔镌斐啥峦泛图谐制髂诘慕禾字涿芊獠谎希贾铝魈逍孤断窒蟮姆⑸⑶以黾恿嗣芊獾目煽啃�。3、本发明的锁紧卡环可选择的与调节堵头本体上设有多个卡槽卡扣配合，可根据不同长度样品，快速调节，避免现有技术中由填充块死体积造成的实验误差。4、本发明在整个油水通路密封性能良好，在油水通路上无螺扣连接，避免由于螺扣腐蚀影响装置的密闭性和装卸样品时螺扣对样品的损伤。
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发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，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发明。
图I为本发明用于岩心夹持器的轴向压力装置剖面结构示意图；图2为本发明的锁紧卡环(图I中A-A向)的结构示意图；图3为本发明的轴向压力螺帽的结构示意图；图4为本发明用于岩心夹持器的轴向压力装置使用状态的结构示意图。附图标记说明 I-夹持器筒体；2_橡胶套；3_第一固定环；4_第二固定环；5_第一压紧螺帽； 6-第二压紧螺帽；7_调节堵头；71_调节堵头本体；72_锁紧卡环；73_卡槽；74_C形金属环；75_弹簧；76_凹槽；77_第一排气孔；78_第一进液孔；8_第二堵头；9_轴向压力活塞组件；91_轴向压力筒体；92_轴向压力活塞；10_待测岩心；11_轴向压力螺帽；12_帽体； 13-圆筒状接合部；14_卡扣部；15_径向压力进液孔；16-径向压力排气孔；18-围压空间； 19-密封圈；20_轴向压力容室；21_轴向压力进液孔；22_轴向压力排气孔。
具体实施例方式结合附图和本发明具体实施方式
的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式
，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。请参考图1、4，为本发明用于岩心夹持器的轴向压力装置剖面结构示意图和使用状态的结构示意图。如图所示，岩心夹持器包括夹持器筒体I、橡胶套2、第一固定环3、第二固定环4、第一压紧螺帽5和第二压紧螺帽6，本发明的用于岩心夹持器的轴向压力装置插装于夹持器筒体I的一侧端，夹持器筒体I的另一侧端设有具有快装结构的第二堵头8，并与橡胶套2内的待测岩心10相顶抵。橡胶套2的外壁与夹持器筒体I内壁之间具有一定间隙形成径向围压空间18，通过向径向围压空间18内输入压力液体，使得围压空间18径向膨胀，通过橡胶套2将径向压力传递至待测岩心10，实现对待测岩心10施加径向压力的功效。本发明提出的轴向压力装置包括调节堵头7和轴向压力活塞组件9，调节堵头7沿轴向插入岩心夹持器的一侧，并顶抵于岩心夹持器内的待测岩心10的侧端,使得待测岩心10 夹紧于调节堵头7与第二堵头8之间。轴向压力活塞组件9套装于调节堵头7的外壁上， 轴向压力活塞组件9包括轴向压力筒体91和轴向压力活塞92，轴向压力筒体91与位于岩心夹持器一侧的第一压紧螺帽5固接，轴向压力活塞92设置于轴向压力筒体91内，且轴向压力活塞92能轴向滑动地套设于调节堵头7的外壁上；轴向压力活塞92通过轴向压力螺帽11与调节堵头7相连接，使得轴向压力活塞92在滑动过程中驱动调节堵头7向待测岩心10施加轴向压力。本发明的轴向压力活塞组件与岩心夹持器的径向围压装置相互独立， 因此可以实现径向和轴向分别加压，也可以模拟静水压力条件，即轴向和径向用一个压力源同时加压，提高检测精度和检测质量。作为本发明的一种改进，调节堵头7包括杆状的调节堵头本体71和锁紧卡环72， 沿调节堵头本体71轴向开设有贯通该调节堵头本体71的第一排气孔77和第一进液孔78， 在调节堵头本体71上沿轴向连续开设有若干个卡槽73，锁紧卡环72与轴向压力螺帽11的外侧相连接，并与调节堵头7的卡槽73卡扣连接，使得调节堵头本体71通过锁紧卡环72 与轴向压力活塞组件9及岩心夹持器可拆装地连接在一起。这样既便于待测岩心的拆装，又可在待测岩心检测完成后，对夹持器内部进行清理时，将调节堵头7和第二堵头8分别拆下再进行清理，提高了整体清洗质量，避免残留的岩心颗粒和脏物造成堵头和胶套之间密封不严，而导致流体泄露现象的发生。并且，根据待测岩心10的实际长度尺寸，可调整锁紧卡环72与不同位置的卡槽73相配合，达到调整调节堵头本体71伸入橡胶套2的空腔内长度的作用，使得本发明可用于测量不同长度的岩心，具有调节范围大，无需加装圆柱垫块的优点。并且，由于锁紧卡环72与调节堵头本体71卡接固定，在岩心检测完成后，只需拆下锁紧卡环72，即可将调节堵头本体71由夹持器内拔出，具有拆卸方便的优点。进一步的，请参考图2，为本发明的锁紧卡环的结构示意图。如图2所示，锁紧卡环 72是由C形金属环74以及连接金属环两端的弹簧75构成。弹簧75起到拉紧C形金属环 74的作用，进一步保证锁紧卡环72与调节堵头本体71卡紧固定。作为本发明一种可选的实施方式，如图3所示，为本发明的轴向压力螺帽的结构示意图。本发明的轴向压力螺帽11包括圆环状的帽体12，在帽体12的一侧沿轴向凸设有圆筒状接合部13，在帽体12的另一侧沿轴向设有卡扣部14，圆筒状接合部13插设于轴向压力活塞92的内壁与调节堵头本体71的外壁之间，圆筒状接合部13的外壁与轴向压力活塞92的内壁螺纹连接，使得轴向压力螺帽11与轴向压力活塞92连接在一起并与轴向压力活塞92 —起轴向移动。卡扣部14与锁紧卡环72的侧面开设的凹槽76卡扣配合，使得轴向压力螺帽11与锁紧卡环72连接在一起，这样轴向压力活塞组件9通过轴向压力螺帽11 和锁紧卡环72将轴向移动产生的压力传递至调节堵头本 体71，再由调节堵头本体71向待测岩心10施加轴向力。进一步的，如图4所不,在夹持器筒体I的外壁上分别开设有与围压空间18相连通的径向压力进液孔15和径向压力排气孔16，使得压力液体能够通过径向压力进液孔15 进入围压空间18内，围压空间18膨胀，橡胶套径向受压，使得向待测岩心10产生径向压力，同时围压空间18内气体可通过径向压力排气孔16排出，以利于围压空间18膨胀。在轴向压力筒体91的外壁上分别开设有与轴向压力筒体91内部相连通的轴向压力进液孔21 和轴向压力排气孔22，使得压力液体能够通过轴向压力进液孔21进入至轴向压力筒体91 内部并推动轴向压力活塞沿径向移动，同时轴向压力筒体91内部气体可通过轴向压力排气孔22排出，从而实现驱动调节堵头7向待测岩心10施加轴向压力。在本发明中，轴向压力筒体91为筒状结构，其内侧环设轴向压力活塞92，两者间设有两个密封圈19 ;该轴向压力筒体91、轴向压力活塞92和两个密封圈19间形成密闭的环形轴向压力容室20 ;该轴向压力筒体91上设有轴向压力进液孔21将外部的压力泵与该轴向压力容室20连接；该轴向压力筒体91上设有轴向压力排气孔22连通该轴向压力容室 20与轴向压力筒体91外部，以保证轴向压力容室20内的气体顺利排出。本发明的轴向压力通过如下过程实现首先，压力泵启动，油通过轴向压力进液孔21进入轴向压力容室20， 轴向压力容室20体积扩大推动轴向压力活塞92沿轴向朝第一压紧螺帽6方向移动，并通过螺扣带动轴向压力螺帽11移动，轴向压力螺帽11固定在调节堵头7上，从而带动调节堵头7向岩心方向移动，由此对岩心施加轴向围压。本发明在安装时，调节堵头本体71的前部穿过轴向压力筒体91、第一压紧螺帽5 和第一固定环3插入该橡胶套2内；调节堵头本体71的前端面抵靠在岩心的一侧端面上；轴向压力螺帽11套设于调节堵头本体71外部，轴向压力螺帽11外侧螺纹与该轴向压力活塞92内侧螺纹接合；锁紧卡环72将轴向压力螺帽11固定在调节堵头本体71的相应卡槽 73位置上，锁紧卡环72可根据待测岩心10的长度尺寸与相应的卡槽73结合，实现调节堵头本体71插入段的长度调节功能。本发明设计最大径向围压为70MPa，轴向围压为70MPa， 流体压力最大70MPa，可广泛应用于岩石孔隙度、渗透率、相对渗透率，岩石压缩系数，地层敏感性评价实验等。 针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，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。
权利要求
1.一种用于岩心夹持器的轴向压力装置，其特征在于，所述轴向压力装置包括 调节堵头，沿轴向插入所述岩心夹持器的一侧，并顶抵于所述岩心夹持器内的待测岩心的侧端； 轴向压力活塞组件，套装于所述调节堵头的外壁上，所述轴向压力活塞组件包括轴向压力筒体和轴向压力活塞，所述轴向压力筒体与位于所述岩心夹持器一侧的压紧螺帽固接，所述轴向压力活塞设置于所述轴向压力筒体内，且能轴向滑动地套设于所述调节堵头的外壁上； 所述轴向压力活塞通过轴向压力螺帽与所述调节堵头相连接，所述轴向压力活塞驱动所述调节堵头向所述待测岩心施加轴向压力； 所述调节堵头包括杆状的调节堵头本体和锁紧卡环，在所述调节堵头本体上沿轴向连续开设有若干个卡槽，所述锁紧卡环与所述轴向压力螺帽的外侧相连接，并与所述调节堵头的卡槽卡扣连接。
2.如权利要求I所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其特征在于，所述锁紧卡环是由C形金属环以及连接所述金属环两端的弹簧构成。
3.如权利要求I所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其特征在于，所述轴向压力螺帽包括圆环状的帽体，在所述帽体的一侧沿轴向凸设有圆筒状接合部，在所述帽体的另一侧沿轴向设有卡扣部，所述圆筒状接合部插设于所述轴向压力活塞的内壁与所述调节堵头本体的外壁之间，所述圆筒状接合部的外壁与所述轴向压力活塞的内壁螺纹连接，所述卡扣部与所述锁紧卡环的侧面开设的凹槽卡扣配合。
4.如权利要求I所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其特征在于，沿所述调节堵头本体轴向开设有贯通该调节堵头本体的第一排气孔和第一进液孔。
5.如权利要求I所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其特征在于，在所述轴向压力筒体的外壁上分别开设有与所述轴向压力筒体内部相连通的轴向压力进液孔和轴向压力排气孔。
6.如权利要求I所述的用于岩心夹持器的轴向压力装置，其特征在于，在所述轴向压力活塞与所述轴向压力筒体之间设有密封圈。
全文摘要
本发明提供了一种用于岩心夹持器的轴向压力装置，包括调节堵头，沿轴向插入所述岩心夹持器的一侧，并顶抵于岩心夹持器内的待测岩心的侧端；轴向压力活塞组件，套装于所述调节堵头的外壁上，轴向压力活塞组件包括轴向压力筒体和轴向压力活塞，轴向压力筒体与位于岩心夹持器一侧的压紧螺帽固接，轴向压力活塞设置于轴向压力筒体内，且能轴向滑动地套设于调节堵头的外壁上；轴向压力活塞通过轴向压力螺帽与调节堵头相连接，轴向压力活塞驱动调节堵头向待测岩心施加轴向压力。本发明具有易于拆装、便于清洗、密封效果好、堵头长度可调、实验误差小、适用范围广的优点。
文档编号G01N33/24GK102707033SQ20121015490
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者刘庆杰, 吕伟峰, 张祖波, 罗蔓莉, 陈序 申请人:中国石油天然气股份有限公司
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