岩芯夹持器的制作方法

本发明涉及石油地质研究领域，特别涉及一种岩芯夹持器。

背景技术：

在石油地质研究领域中，ct扫描技术已广泛应用于岩石的非均质性表征、孔隙结构描述以及多相流体渗流行为刻画等。在非常规油气储集空间研究中，泥页岩中的层理面、微裂缝被视为重要的储集空间，其与基质孔隙的连通特征是研究页岩油气富集高产的重要方面，如何有效定量刻画泥页岩多尺度孔隙的非均质性、储集能力和连通特性是当前的难点。传统的工业ct受限于分辨率，难以实现对泥页岩纹层、微裂缝及微孔隙的精细表征，目前已有研究开始尝试利用氙气充注条件下的纳米ct扫描来实现致密岩芯孔隙结构及其连通性的表征，试样尺寸限于mm级，但如何对小样品进行方便的固定、装卸等还未有配套的夹持器。

另外，页岩层理显著，结构变化明显，研究中均希望能够对较长的岩芯进行观察，但由于ct扫描的视域有限，难以实现对长岩芯的一次扫描，因此有必要设计高度可调的夹持器，通过一个长岩芯不同部位的扫描来实现非均质性表征。

此外，泥页岩中的束缚水往往占据无机孔隙吼道位置，可对连通性起重要影响，如何结合泥页岩中束缚水的赋存来评价气体充注条件下页岩孔隙的连通性也具有重要意义。

技术实现要素：

针对上述技术存在的问题，为方便实现mm级岩芯样品的夹持，并实现ct扫描中岩芯样品在含水条件以及不同部位的扫描，本发明设计了一种岩芯夹持器，以解决现有技术中的不足之处。

根据本发明提供的一种岩芯夹持器，包括：中空容器；与中空容器相连通的夹持组件。其中，夹持组件包括延伸出中空容器的夹持管和能够在夹持管内相对于夹持管滑动的弹性支撑部件，弹性支撑部件的底部与中空容器的底壁相连，岩 心样品位于弹性支撑部件的顶部和夹持管的顶壁之间。

在本发明的岩芯夹持器中，中空容器用于为岩芯样品提供试验所需的气体充注条件、液体充注条件，从而保证对岩芯样品更好地ct扫描效果，进而提高更好地观察和检测岩芯样品的孔隙结构及其连通性等表征；而夹持组件用于实现对岩芯样品的夹持作用，在本发明中，岩芯样品位于弹性支撑部件的顶部和夹持管的顶壁之间，并且弹性支撑部件可相对于夹持管滑动，即岩芯样品一方面在弹性支撑部件自身的弹性与夹持管的顶壁的共同作用下被限定了纵向自由度，另一方面岩芯样品在夹持管的侧壁的作用下被限定了横向自由度，从而实现了对岩芯样品的调节与固定。本发明的弹性支撑部件自身的弹性可适应不同长度的岩芯样品，因此避免了现有技术中的夹持器对较长的岩芯样品进行夹持限制的缺陷。

在一些实施方案中，弹性支撑部件包括固定在中空容器的底壁的弹性件和与弹性件相连的支撑杆，岩心样品位于支撑杆与夹持管的顶壁之间。优选地，弹性件包括空心筒和位于空心筒内的弹簧，弹簧与支撑杆相连。在该方案中，弹簧可带动支撑杆在夹持管内滑动，从而实现对岩芯样品的固定。

在一些实施方案中，弹簧与支撑杆相连的位置处设置有密封圈。该密封圈可用于约束支撑杆，同时也方便支撑杆的插拔更换。

在一些实施方案中，夹持管由聚醚醚酮树脂制成。聚醚醚酮树脂是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料，其具有很强的ct穿透性，可最大程度避免x射线硬化，因而可以实现对岩芯样品各个表征更好地检测。

在一些实施方案中，中空容器还包括位于中空容器的底壁的放液孔。通过放液孔可对中空容器内注入盐水或其他液体，从而对岩芯样品进行湿度平衡。

在一些实施方案中，中空容器的侧壁上还设置有进气阀和排气阀。进气阀用于对中空容器注气，主要是氙气，有助于提高ct成像分辨率，并观察孔隙连通性。在一些实施方案中，夹持管与中空容器通过两级密封螺丝进行密封。

在一些实施方案中，岩芯夹持器还包括与中空容器滑动连接的底座。优选地，中空容器在沿朝向底座的方向上贯穿式设置有定位孔，底座上设置有与定位孔相配合的滑杠。在滑杠移动方向上实现中空容器的高度的调节，该滑杠可利用例如定位螺母进行锁死固定。

与现有技术相比，本发明的岩芯夹持器利用易于拆换的弹簧和支撑杆，可方 便实现不同长度mm级岩芯样品的夹持；中空容器内可实现气体和液体的充注，可用来对岩芯样品进行湿度平衡，从而开展束缚水对岩芯样品孔隙连通性的研究；滑杠与定位孔的共同作用可实现岩芯样品的高度可调，从而达到对岩芯样品，尤其是长岩芯样品不同部位的扫描。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是根据本发明的岩芯夹持器的结构的主视示意图；

图2是根据本发明的岩芯夹持器的结构的俯视示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

这里所介绍的细节是示例性的，并仅用来对本发明的实施例进行例证性讨论，它们的存在是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。关于这一点，这里并没有试图对本发明的结构细节作超出于基本理解本发明所需的程度的介绍，本领域的技术人员通过说明书及其附图可以清楚地理解如何在实践中实施本发明的几种形式。

图1显示了根据本发明提供的岩芯夹持器100的结构示意图。该岩芯夹持器100包括：中空容器10和与中空容器10相连通的夹持组件。其中，夹持组件包括延伸出中空容器10的夹持管21和能够在夹持管21内相对于夹持管21滑动的弹性支撑部件，弹性支撑部件的底部与中空容器10的底壁相连，岩心样品30位于弹性支撑部件的顶部和夹持管21的顶壁之间。

在如图1所示的实施例中，弹性支撑部件包括固定在中空容器10的底壁的弹性件24和与弹性件24相连的支撑杆22，岩心样品30位于支撑杆22与夹持管21的顶壁之间。优选地，弹性件24包括空心筒23和位于空心筒23内的弹簧，弹簧与支撑杆22相连。在该方案中，弹簧可带动支撑杆22在夹持管21内滑动，从而实现对岩芯样品30的固定。

优选地，弹簧与支撑杆22相连的位置处设置有密封圈25。该密封圈25可用于约束支撑杆22，同时也方便支撑杆22的插拔更换。此外，夹持管21与中空容 器10通过两级密封螺丝26进行密封。

根据本发明，夹持管21由聚醚醚酮树脂制成。聚醚醚酮树脂是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料，其具有很强的ct穿透性，可最大程度避免x射线硬化，因而可以实现对岩芯样品30各个表征更好地检测。

如图1所示，中空容器10还包括位于中空容器10的底壁的放液孔11。通过放液孔11可对中空容器10内注入盐水或其他液体，从而保证岩芯样品30的湿度平衡。

如图2所示，中空容器10的侧壁上还设置有进气阀14和排气阀15。进气阀14和排气阀15用于对中空容器10注气或放气，从而保证ct扫描结果的准确性。

另外，岩芯夹持器100还包括与中空容器10滑动连接的底座40。优选地，中空容器10在沿朝向底座40的方向上贯穿式设置有定位孔12，底座40上设置有与定位孔12相配合的滑杠41。在滑杠41移动方向上实现中空容器10的高度的调节，该滑杠41可利用例如定位螺母42进行锁死固定。

在本发明的岩芯夹持器100中，中空容器10用于为岩芯样品30提供试验所需的气体充注条件、液体充注条件进而提高观察和检测岩芯样品30的孔隙结构及其连通性等表征的准确性；而夹持组件用于实现对岩芯样品30的夹持作用，在本发明中，岩芯样品30位于弹性支撑部件的顶部和夹持管21的顶壁之间，并且弹性支撑部件可相对于夹持管21滑动，即岩芯样品30一方面在弹性支撑部件自身的弹性与夹持管的顶壁的共同作用下被限定了纵向自由度，另一方面岩芯样品30在夹持管21的侧壁的作用下被限定了横向自由度，从而实现了对岩芯样品30的调节与固定。本发明的弹性支撑部件自身的弹性可适应不同长度的岩芯样品30，因此避免了现有技术中的夹持器对较长的岩芯样品进行夹持限制的缺陷。

在一个实施例中，制作例如一个2mm的岩芯夹持器100，夹持管21的内径为2.2mm，外径为6mm，长度为10cm。支撑杆22的材料采用有机玻璃pmma，直径为1.5mm，长度为10cm。中空容器10采用不锈钢材料，内径为3cm，壁厚为6mm，高度为4cm。顶部螺纹口为20mm。中空容器10的定位孔12的直径为3mm。空心筒23材料采用不锈钢，内径为4mm，壁厚为1mm，通过底部o型圈与中空容器20底部下沉孔13实现隔开。滑杠41材料为不绣钢材料，直径为3mm，高度为5cm，定位螺母42位置距离中空容器10底部1cm处。底座40厚度为4mm。 弹簧采用碳素钢丝材质，长度为2cm，弹簧丝直径为0.5mm，弹簧内径2mm，有效圈数为10圈。

与现有技术相比，本发明的岩芯夹持器100利用易于拆换的弹簧和支撑杆22，可方便实现不同长度mm级岩芯样品30的夹持；中空容器10内可实现气体和液体的充注，从而开展束缚水对岩芯样品30孔隙连通性的研究；滑杠41与定位孔12的共同作用可实现岩芯样品30的高度可调，从而达到对岩芯样品30，尤其是长岩芯样品30不同部位的扫描。

应注意的是，前面所述的例子仅以解释为目的，而不能认为是限制了本发明。虽然已经根据示例性实施例对本发明进行了描述，然而应当理解，这里使用的是描述性和说明性的语言，而不是限制性的语言。在当前所述的和修改的所附权利要求的范围内，在不脱离本发明的范围和精神的范围中，可以对本发明进行改变。尽管这里已经根据特定的方式、材料和实施例对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于这里公开的细节；相反，本发明可扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等同功能的结构、方法和应用。