高温高压泥页岩膨胀量测定仪的制作方法
【专利摘要】本发明为一种高温高压膨胀量测量仪器，公开涉及钻井液测试领域，且更特别地，用于评价抑制剂的抑制性能，或者测量固体岩心的膨胀数据，本仪器可以模拟高温高压环境。从功能上包括压力控制系统、温度控制系统、位移测量装置和加热托盘旋转结构。本发明从操作简便性和测量准确性方面，对现有技术都做了较大改进，提出了一种功能更完善，操作更方便，测试结果更准确的测试方法，并给出具体实施方案。
【专利说明】高温高压泥页岩膨胀量测定仪
【技术领域】：
[0001] 本发明公开涉及钻井液测试领域，且更特别地，用于评价抑制剂的抑制性能，或者 测量固体岩心的膨胀数据，本仪器可以模拟高温高压环境。
【背景技术】：
[0002] 在石油钻探过程中，需要使用钻井液协助钻进。钻井液与地下岩石接触，泥页岩具 有较强的吸水膨胀性能。本发明中提到的高温高压泥页岩膨胀量测定仪，用于测量岩石的 吸水膨胀参数。有时人们也用泥土或者岩心粉压制成岩样，用于模拟实际岩石，作为固体样 品。通常使用钻井液作为液体样品，有时也使用蒸馏水。仪器工作时，固体样品浸入液体样 品中，本发明的仪器可以提供高温高压环境，模拟井下高温高压环境。最终测试结果就是固 体样品在液体样品中膨胀多少。向液体样品中加入不等量的抑制剂，可以抑制固体样品膨 胀。
[0003] 本发明在使用方式和功能上，都有较大的提高。本发明首次使用可旋转式托盘结 构，降低仪器高度。采用上螺纹式测试腔安装方式，测试杯从下往上安装，改变了传统的膨 胀量测试杯从上往下安装的方式，在操作上有很大提高。已有专利CN : 101936705,也是一 种高温高压膨胀量测量仪器，本发明与之相比有很大的改进。
[0004] 传统高温高压膨胀量的不足之处在于：
[0005] 操作不方便。用户需要将测试杯整个提起，放入加热装置内进行加热。通常加热 杯较重，用户提起来不方便。
[0006] 测量不准确，传统的膨胀量测定仪的测试杆没有导向装置，在样品杯里容易晃动， 导致测量不准确。
[0007] 没有旋转式托盘的设计，本发明中的加热托盘采用旋转式设计，方便拆卸测试杯， 有效的降低了仪器高度。
【发明内容】
：
[0008] 本发明旨在提供一种高温高压膨胀量测量仪器。能够实现高温高压条件下泥页岩 膨胀量的测量，具有易操作，准确性高，重复性好的特点。
[0009] 为了实现该发明的目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0010] 一种高温高压膨胀量测量设备，包括压力控制系统、温度控制系统、位移测量装置 和加热托盘旋转结构；
[0011] 压力控制系统包括压力调节阀（9)、加压孔（20)、压力释放孔（19)和压力表（7); 温度控制系统包括加热套（11)、加热套上盖（21)、加热套下盖（18)、加热套外壁（22)、加热 套内壁（24)、加热套保温材料（23)、温控器（1)、温度传感器（10)、温度传感器安装孔（15)、 凹槽式散热器（4)和加热开关（3);位移测量系统包括位移传感器（2)、测试杆及导向结构 (16)、显示器（8)、上螺纹式固体样品容器（17)和上螺纹式承压杯（5);加热托盘旋转结构 包括加热套托盘（12)、长导向柱（6)、短导向柱（13)和底盘（14)，加热托盘（12)可以上下 移动，并且移动到底部时可以旋转。
[0012] 如上所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述压力控制系统，包含一段 垂直向上的冷凝管，高温水蒸气和其他液体在冷凝管内壁凝结成水滴，回流到测试腔中，高 压气体则沿测试管流到压力释放阀，排放到大气中。以这种方式实现气体和液体的分离。
[0013] 如上所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述位移传感器（2)，采用非接 触式磁传递传感器，传感器在压力容器外，能够测量在压力容器内上下移动的测试杆的位 移。避免传感器受到高压水蒸气的影响。
[0014] 如上所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述上螺纹式固体样品容器 (17)，固体样品24放在容器（17)底部，测试杆位于固体样品上部，并且测试杆位于容器 (17)内部，容器（17)上部带有螺纹，向上旋转安装在凹槽式散热器（4)的下方。
[0015] 如上所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述上螺纹式承压杯（5)，上部 带有螺纹，并且有密封圈，向上旋转安装在凹槽式散热器（4)的下方，上螺纹式固体样品容 器（17)位于承压杯（5)内部。
[0016] 如上所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述加热套（11)是空心式圆 柱形桶装结构。电热加热套安装在加热套内部，内部填充保温材料（23)，起到保温作用。
[0017] 如上所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述加热套上盖（21)、加热套 下盖（18)和加热套外壁（22)，均采用聚四氟乙烯材料，使加热套外部温度不高，避免人员 烫伤。
[0018] 如上所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述加热托盘旋转结构，加热 套托盘（12)可以上下移动，是通过短导向柱（13)和长导向柱（6)的导向作用，其中短导向 柱（13)短一些，加热托盘移动到底部后，可以绕长导向柱（6)旋转。
[0019] 如上所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述温度传感器（15)，从上到 下插入到上螺纹式固体样品容器（17)外部，上螺纹式承压杯（5)内部，用于测量承压杯（5) 内部的液体的温度。
【专利附图】
【附图说明】：
[0020] 图1是高温高压膨胀量测定仪整机结构示意图。
[0021] 图2是测试杯结构示意图。
[0022] 其中：温控器1、位移传感器2、加热开关3、凹槽式散热器4、上螺纹式承压杯5、长 导向柱6、压力表7、显示器8、压力调节阀9、温度传感器10、加热套11、加热套托盘12、短导 向柱13、底盘14、温度传感器安装孔15、测试杆及导向结构16、上螺纹式固体样品容器17、 加热套下盖18、压力释放孔19、加压孔20、加热套上盖21、加热套外壁22、加热套保温材料 23、加热套内壁24。
【具体实施方式】：
[0023] 本发明的描述是参照附图进行的，其中显示了优选实施例。然而，多种不同的实施 例可被使用，因而所述描述不应当被作为对于这里所描述实施例的限制。进一步地，这些实 施例被提供以至于所述公开将全面并完整。相同数字始终代相同的元件。
[0024] 现在将进行关于图1和图2的简要描述，图1展示了一款两联测试仪器的三维透 视图，底座14和支撑杆6作为仪器的支撑组件，当前图中所示，加热套11处于上端，上螺纹 式承压杯5处于加热套内部，加热套可以给上螺纹式承压杯5加热。图2展示了加热套11 和测试杯内部细节图。如图2所示，加热套11是空心环形桶装结构，由上盖21、下盖18、内 壁24和外壁22组成，内部有电加热装置和保温材料23。上螺纹式承压杯5内部装有液体测 试样品，高压气体通过压力调节装置9,调节成实验所需要的压力，压力表7显示当前压力， 这个经过调节后的高压气体，通过气体加压孔20注入到承压杯5内部，承压杯5内部有一 定的高压环境。温度传感器通过温度传感器孔15插入到上螺纹式承压杯5底部，与液体样 品接触，通过加热套11给承压杯5加热，产生高温，温度显示与控制是通过温控器1完成。 因此承压杯5内部是高温高压环境。固体样品放置在上螺纹式固体样品容器17底部，实验 开始后，固体样品会与液体接触，产生膨胀或者收缩效应，推动测试杆导向结构16向上或 者向下移动。位移测量系统通过位移传感器2可以测量出测试杆导向结构16向上或者向 下的位移变化量，这个位移的变化就是实验要测得的数据。
[0025] 加热套11和加热套托盘12可以沿着长导向柱6和短导向柱13滑下，当加热套托 盘处于较高位置的时候，有长导向柱6和短导向柱13两根导向杆，加热套托盘12无法旋 转。当加热套托盘12下降到底部后，由于短导向柱13短一些，所以只剩下另一根长导向柱 6作为导向杆，加热套托盘12可以带着加热套绕长导向柱6旋转。加热套11和加热套托盘 12旋转离开中心位置后，上螺纹式承压杯5即可向下旋转，离开凹槽式散热器4。向下移除 上螺纹式承压杯5之后，可以旋转上螺纹式固体样品容器17,向下移除该容器，取出固体样 品。
[0026] 另一方面，还有加热开关3、显示器8和温度传感器10等其他通用组件，作为组成 该仪器必不可少的配件，在仪器功能的实现方面起到辅助作用。
[0027] 从前述的描述和相关附图所呈现的教导中受益的本领域技术人员能想到多种修 改和其他实施例。因此，应当理解多种修改和实施例已被包含在所附权利要求的范围中。
【权利要求】
1. 一种高温高压膨胀量测量设备，包括压力控制系统、温度控制系统、位移测量装置和 加热托盘旋转结构； 压力控制系统包括压力调节阀（9)、加压孔（20)、压力释放孔（19)和压力表（7);温度 控制系统包括加热套（11)、加热套上盖（21)、加热套下盖（18)、加热套外壁（22)、加热套 内壁（24)、加热套保温材料（23)、温控器（1)、温度传感器（10)、温度传感器安装孔（15)、 凹槽式散热器（4)和加热开关（3);位移测量系统包括位移传感器（2)、测试杆及导向结构 (16)、显示器（8)、上螺纹式固体样品容器（17)和上螺纹式承压杯（5);加热托盘旋转结构 包括加热套托盘（12)、长导向柱（6)、短导向柱（13)和底盘（14)，加热托盘（12)可以上下 移动，并且移动到底部时可以旋转。
2. 根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述压力控制系统， 压力释放孔（19)向上包含一段垂直向上的冷凝管。
3. 根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述位移传感器（2)， 采用非接触式磁传递传感器。
4. 根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述上螺纹式固体样 品容器（17)，上部带有螺纹，向上旋转安装在凹槽式散热器（4)下方。
5. 根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述上螺纹式承压杯 (5)，上部带有螺纹，并且有密封圈，向上旋转安装在凹槽式散热器（4)下方。
6. 根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述加热套（11)是空 心式圆柱形桶装结构，内部填充加热套保温材料（23)。
7. 根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述加热套上盖 (21)、加热套下盖（18)和加热套外壁（22)，均采用聚四氟乙烯材质。
8. 根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述加热托盘旋转结 构，加热套托盘（12)可以上下移动，是通过短导向柱（13)和长导向柱（6)的导向作用，其 中短导向柱（13)短一些，加热托盘移动到底部后，可以绕长导向柱（6)旋转。
9. 根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测量设备，其特征在于所述温度传感器 (15)，从上到下插入到上螺纹式固体样品容器（17)外部，上螺纹式承压杯（5)内部，用于测 量上螺纹式承压杯（5)内部的温度。
【文档编号】G01B21/02GK104089596SQ201410334803
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】赵建刚, 王琪, 陈延滨, 杨锐, 韩天夫, 石凯, 吴迪, 孙鹏, 李伟, 许云博, 张晓翼, 李慧想, 魏瑞, 程靖格, 李进, 李梅楠 申请人:北京探矿工程研究所, 赵建刚, 王琪