专利名称：一种岩芯夹持器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验机具，特别涉及一种岩芯夹持器，适用于不同闭合压力、不同铺砂浓度下支撑剂的嵌入规律及对导流能力的伤害程度进行模拟实验。支撑剂嵌入导流实验中岩芯夹持器，
背景技术：
常规导流能力实验是把支撑剂铺放在平板夹持器之间进行测量的，平板夹持器为两块钢板。裂缝导流能力模拟实验装置是用液压机提供闭合压力，该压力作用于平板夹持器上，以足够的时间让支撑剂达到拟稳定状态，然后让测试液体流过支撑剂层，测出不同闭合压力条件下的裂缝宽度、压差及流速，用达西定律计算裂缝内支撑剂层渗透率及裂缝导流能力。改变支撑剂铺设浓度，可以测量不同铺砂浓度下的导流能力。为了研究支撑剂嵌入岩芯的程度，API建议将岩芯加工成长为114mm,宽38mm的板状,镶于模具中开展模拟实 验。可得到支撑剂嵌入岩芯的量及此时的导流能力。但是，现有的平板夹持器并不适合所有的岩芯。例如，储层岩芯一般来自钻井取芯，尺寸为直径略大于100_的圆柱。由于该岩石具有脆性的特点，将这种圆柱状岩芯加工成岩板，难度大，而且要浪费很长一段岩芯。故此，针对储层岩使用现有的平板夹持器存在着岩板加工难度大的问题，不方便嵌入实验的开展的问题。
实用新型内容为了解决使用现有的平板夹持器存在着岩板加工难度大的问题，不方便嵌入实验的开展的问题，本实用新型实施例提供了一种岩芯夹持器。所述技术方案如下一种岩芯夹持器，所述岩芯夹持器整体为圆柱形，由上至下顺次包括上部活塞、第一环形封条、第二环形封条、下部活塞、测试流体进口和测试流体出口，所述下部活塞设有中心孔，所述测试流体进口与测试流体出口分别设置在试验装置机体上，试验时，所述第一环形封条和第二环形封条之间顺次安装上部圆柱形岩样、支撑剂充填层和下部圆柱形岩样，其中，所述下部圆柱形岩样设有下部岩样中心孔，所述第一环形封条用于密封所述上部活塞和所述上部圆柱形岩样，所述第二环形封条用于密封所述下部圆柱形岩样和所述下部活塞。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是本实用新型通过将现有技术中的长板形岩芯夹持器改造为圆柱形岩芯夹持器，通过全直径岩芯岩样代替岩板开展支撑剂嵌入实验，使得支撑剂嵌入实验岩芯岩样加工简单，可操作性强，经济适用，模拟实验结果真实可靠，便于真实模拟研究在不同闭合压力、不同铺砂浓度下支撑剂的嵌入规律及对导流能力的伤害程度，解决了常规岩芯夹持器所要求的岩板加工难度大的问题，节约了较长段全直径岩芯，方便了嵌入实验有效开展。
[0007]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本实用新型所述岩芯夹持器支撑剂嵌入导流实验结构示意图。图中各符号表示含义如下I-上部圆柱形岩样；2_下部圆柱形岩样；3_支撑剂充填层；4_下部岩样中心孔；5-上部活塞；6_下部活塞；7A-第一环形封条；7B-第二环形封条；8_测试流体进口 ；9_测试流体出口 ；10_试验装置机体。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型实施方式作进一步地详细描述。如图I所示，本实用新型所述的岩芯夹持器，所述岩芯夹持器整体为圆柱形，由上至下顺次包括上部活塞5、第一环形封条7A、第二环形封条7B、下部活塞6、测试流体进口8和测试流体出口 9，所述下部活塞6设有中心孔，所述测试流体进口 8与测试流体出口 9分别设置在试验装置机体10上，试验时，所述第一环形封条7A和第二环形封条7B之间顺次安装上部圆柱形岩样I、支撑剂充填层3和下部圆柱形岩样2，其中，所述下部圆柱形岩样2设有下部岩样中心孔4，所述第一环形封条7A用于密封所述上部活塞5和所述上部圆柱形岩样1，所述第二环形封条7B用于密封所述下部圆柱形岩样2和所述下部活塞6。其中，测试流体进口 8还是压差传感测试孔并用于放置多孔金属滤器；测试流体出口 9还是压差传感测试孔并用于放置多孔金属滤器。本实用新型通过将现有技术中的长板形岩芯夹持器改造为圆柱形岩芯夹持器，通过全直径岩芯岩样代替岩板开展支撑剂嵌入实验，使得支撑剂嵌入实验岩芯岩样加工简单，可操作性强，经济适用，模拟实验结果真实可靠，便于真实模拟研究在不同闭合压力、不同铺砂浓度下支撑剂的嵌入规律及对导流能力的伤害程度，解决了常规岩芯夹持器所要求的岩板加工难度大的问题，节约了较长段全直径岩芯，方便了嵌入实验有效开展。如图2所示，使用本实用新型的试验过程，具体如下将支撑剂充填层3铺于上部圆柱形岩样I与下部圆柱形岩样2端面之间，测试液体从测试流体进口 8流入，通过径向流由下部岩样中心孔4流向下部圆柱形岩样2外缘，从测试流体出口 9流入量杯，通过上部活塞5和下部活塞6给上部圆柱形岩样I和下部圆柱形岩样2端面加压，由下面的达西公式可得到不同闭合压力下支撑剂的嵌入值和导流能力。
QlA , RKh = --In —
2御 Rw式中K-支撑剂充填层渗透率，y m2 ；U-试验温度条件下试验液体的粘度，mPas ；Q-流量，cm3/min ;h-裂缝宽度，cm;A p-压差(上游压力减去下游压力)，kPa ;[0023]R-岩样外径，本例中具体指上部圆柱形岩样I及下部圆柱形岩样2的外径；Rw-岩样内孔直径，本例中具体指下部岩样中心孔4直径。将钻井岩芯加工成如下尺寸两块试样上部圆柱岩样直径102mm、高80mm ;下部圆柱岩样直径102mm、高55mm,且下部圆柱岩样要加工出直径为8mm的中心孔；导流实验还是以API为标准。加工完成后对岩芯表面拍照，记录实验前的岩心表面状况。先将下部圆柱岩样放入圆柱状夹持器中，铺入一定浓度的支撑剂形成支撑剂充填层3，再放入上部圆柱岩样及活塞，形成岩芯夹持器总成。将整个岩芯夹持器总成放到压力机工作台上。使用煤油作为流动液体(流量稳定在10ml/min)，环境温度为12°C，使用的支撑剂是20/40目的陶粒。用差压传感器测量煤油径向流过支撑剂层的压差，整个实验过程与常规导流实验相似。本实验分别采用5kg/m2、10kg/m2、15kg/m2三种铺砂浓度。在实验过程中，重点测量10MPa、20MPa、30MPa等整数闭合压力点的读数，此时闭合压力需稳定较长时间，使支撑剂充填层3的流动达到半稳态。在一 定的闭合压力下使液体流过支撑剂充填层3，测量支撑剂充填缝宽、压差和流量。然后根据公式计算支撑剂充填层3的导流能力和渗透率。实验结束后，对发生嵌入的岩石表面拍照将其表面切片，以便采用显微镜进行进一步观测。这样便简洁真实实现模拟支撑剂在储层中嵌入及导流实验。实例苏323井储层I号岩心埋深3412. 5-3412. 7m，岩心编号为1-23/128，岩性为砂岩。导流能力随闭合压力的变化规律闭合压力对导流能力的影响非常显著，对于15kg/m2铺砂浓度，当闭合压力为IOMPa时，导流能力中值为37 y m2. cm;当闭合压力为20MPa时，导流能力中值为34 u m2. cm ；当闭合压力为30MPa时，导流能力为20 y m2. cm ;当闭合压力为40MPa时，导流能力为15 ii m2. cm ;当闭合压力为50MPa时，导流能力为12 y m2. cm。铺砂浓度对导流能力的影响也比较显著，如在40MPa闭合压力下，铺砂浓度为5Kg/m2时，导流能力为6 V- m2. cm,铺砂浓度为10Kg/m2时,导流能力为9 u m2. cm ;铺砂浓度为15Kg/m2时，导流能力为13 u m2. cm。缝宽随闭合压力的变化规律不论哪种铺砂浓度，随着闭合压力的增加，缝宽都近似线性下降。铺砂浓度为5Kg/m2时，当闭合压力为0时，缝宽为0. 35cm ;当闭合压力为50MPa时，缝宽为0. 22cm。铺砂浓度为10Kg/m2时，当闭合压力为0时，缝宽为0. 62cm ;当闭合压力为50MPa时，缝宽为0. 45cm。铺砂浓度为15Kg/m2时，当闭合压力为0时，缝宽为0. 92cm ；当闭合压力为50MPa时，缝宽为0. 75cm。支撑剂嵌入深度随闭合压力的变化规律随着闭合压力的增加，嵌入深度线性增力口，但与铺砂浓度关系不大。地层强度高，嵌入深度很小，最大只有0.03cm。此时模拟压裂液为煤油，因此，不能表征水基压裂液对地层的软化作用对嵌入深度的影响。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1. ー种岩芯夹持器，其特征在于，所述岩芯夹持器整体为圆柱形，由上至下顺次包括上部活塞、第一环形封条、第二环形封条、下部活塞、测试流体进口和测试流体出口，所述下部活塞设有中心孔，所述测试流体进ロ与测试流体出口分别设置在试验装置机体上，试验时，所述第一环形封条和第二环形封条之间顺次安装上部圆柱形岩样、支撑剂充填层和下部圆柱形岩样，其中，所述下部圆柱形岩样设有下部岩样中心孔，所述第一环形封条用于密封所述上部活塞和所述上部圆柱形岩样，所述第二环形封条用于密封所述下部圆柱形岩样和所述下部活塞。
专利摘要本实用新型公开了一种岩芯夹持器，属于试验机具领域。所述岩芯夹持器整体为圆柱形，由上至下顺次包括上部活塞、第一环形封条、第二环形封条、下部活塞、测试流体进口和测试流体出口，所述下部活塞设有中心孔，所述测试流体进口与测试流体出口分别设置在试验装置机体上。本实用新型所述圆柱形岩芯夹持器，将全直径岩芯岩样代替岩板开展支撑剂嵌入实验，使得支撑剂嵌入实验岩芯岩样加工简单，可操作性强，经济适用，模拟实验结果真实可靠，便于真实模拟研究在不同闭合压力、不同铺砂浓度下支撑剂的嵌入规律及对导流能力的伤害程度，解决了常规岩芯夹持器所要求的岩板加工难度大的问题，节约了较长段全直径岩芯，方便了嵌入实验有效开展。
文档编号G01N33/00GK202614742SQ20122017231
公开日2012年12月19日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者韩巧荣, 马旭, 张燕明, 丁里, 来轩昂, 古永红, 凌云, 李红英, 周长静, 赵倩云, 肖元相, 刘晓瑞, 吕小明 申请人:中国石油天然气股份有限公司