热缩密封式多测点油气开采模拟装置的制作方法

本发明涉及油藏模拟实验技术领域，尤其涉及一种用于探究岩心的渗流规律的热缩密封式多测点油气开采模拟装置。

背景技术：

岩心夹持器在实验室进行油藏物理模拟、研究流体岩心中的渗流规律时是非常重要且必不可少的实验装置。岩心夹持器的好坏和适用性会直接影响到实验数据的准确性和可靠性。

常用的岩心夹持器由筒体、堵头、筒体端盖和底座组成。在使用时通常是将岩心放入一个橡胶胶筒中，岩心侧壁与橡胶胶筒内壁完全接触，然后将与岩心横截面形状和大小一样的岩心堵头分别置于岩心两端，与岩心一起被橡胶胶筒包裹。然后将包裹有岩心堵头和岩芯的橡胶胶筒放入筒体的内腔中。在橡胶胶筒的两端固定堵头，连接好筒体端盖，这样在堵头、筒体端盖、橡胶胶筒之间就形成了一密闭的空腔，向空腔内打入液体，在橡胶胶筒外形成围压，待围压稳定后，开始进行实验。

随着人们对于油气藏的研究越来越深入，对于岩心尤其是对于低渗透岩心和致密岩心实验精度的要求越来越高，在做岩心多点压力实验时，现有岩心夹持器存在诸多的不足与缺陷：第一，橡胶胶筒容易发生泄漏问题；第二，进行二氧化碳实验时，容易导致橡胶胶筒的溶胀；第三，橡胶胶筒易老化，使用寿命短；第四，橡胶胶筒体积和弹性较大，对弹性敏感的一些实验结果影响很大；第五，利用橡胶胶筒作为岩心密封装置的油藏模拟实验，不能形成轴向压力，无法准确模拟油藏情况。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种热缩密封式多测点油气开采模拟装置，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种热缩密封式多测点油气开采模拟装置，克服现有装置中存在的橡胶胶筒易损坏、易老化及实验模拟受力准确性差等问题，该装置中的岩心密封结构不易损坏、使用寿命长，且该装置能够准确模拟岩心受力情况，实验结果更准确。

本发明的目的是这样实现的，一种热缩密封式多测点油气开采模拟装置，包括能密封的压力舱体，所述压力舱体的内部设置有能密封包覆岩心和所述岩心两端抵靠设置的止动堵头的热缩密封单元；所述压力舱体的内部还设置有岩心夹持装置，所述岩心夹持装置能沿轴向压紧固定由热缩密封单元密封包覆的所述岩心和所述止动堵头；所述热缩密封式多测点油气开采模拟装置还包括一端顶抵于所述岩心上、且另一端密封穿设通过所述压力舱体的测压接头结构。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩心夹持装置的一端能顶抵于所述岩心一端的止动堵头上，所述岩心夹持装置的另一端设置有能沿轴向顶抵于所述岩心另一端的止动堵头上的压紧杆。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩心夹持装置包括顶部开口的壳体，所述壳体的底部向下设置有支腿结构，所述壳体的底板上设置有贯通的、且能抵靠支撑所述岩心和所述止动堵头的底板透槽，所述壳体的第一侧壁能顶抵于所述岩心一端的止动堵头上，所述壳体包括与所述第一侧壁相对设置的第二侧壁，所述第二侧壁上穿设有所述压紧杆。

在本发明的一较佳实施方式中，所述壳体的顶部设置有测压接头固定杆，所述测压接头固定杆上间隔设置有多个用于穿设固定所述测压接头结构的接头过孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述压紧杆为螺杆，所述第二侧壁上设置有能螺纹连接所述螺杆的螺纹孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述测压接头结构包括多个间隔设置的、且一端抵靠于所述岩心的侧壁上的侧部测压接头，所述测压接头结构还包括第一端面测压接头和第二端面测压接头，所述第一端面测压接头、所述第二端面测压接头的一端分别顶抵于所述岩心的两个端面上，多个所述侧部测压接头的另一端均与所述测压仪器连接，所述第一端面测压接头的另一端与第一压力源连通，所述第二端面测压接头的另一端与第二压力源连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述热缩密封单元的侧壁上设置有用于穿设所述侧部测压接头的透孔，所述热缩密封单元的内壁与所述岩心的侧壁之间密封设置有与所述透孔相对的测压片，所述侧部测压接头的一端抵靠于所述测压片上。

在本发明的一较佳实施方式中，两个所述止动堵头上设置有过孔，所述第一端面测压接头和所述第二端面测压接头的一端通过所述过孔顶抵于所述岩心的端面上；所述过孔的入口处设置有能密封穿设所述第一端面测压接头和所述第二端面测压接头的密封单元。

在本发明的一较佳实施方式中，所述侧部测压接头包括顶抵于所述岩心的侧壁上的侧部内测压接头和密封穿设于所述压力舱体上的侧部外测压接头，所述侧部内测压接头和所述侧部外测压接头通过测压管线连接，所述侧部外测压接头通过测压管线与所述测压仪器连接；所述第一端面测压接头包括顶抵于所述岩心的一端面上的第一端面内测压接头和密封穿设于所述压力舱体上的第一压力接头，所述第一端面内测压接头和所述第一压力接头通过管线连通，所述第一压力接头通过管线与所述第一压力源连通；所述第二端面测压接头包括顶抵于所述岩心的另一端面上的第二端面内测压接头和密封穿设于所述压力舱体上的第二压力接头，所述第二端面内测压接头和所述第二压力接头通过管线连通，所述第二压力接头通过管线与所述第二压力源连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述压力舱体包括舱本体，所述舱本体的两端密封连接有密封端盖，所述舱本体上设置有能密封的液体注入孔。

由上所述，本发明提供的热缩密封式多测点油气开采模拟装置具有如下有益效果：

(1)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置中采用热缩密封单元对岩心及其两端的止动堵头进行密封，有效提升了密封效果，并且热缩密封单元的耐压性、耐高温、耐强碱和抗腐蚀性好，不易损坏、使用寿命长；

(2)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置中采用的岩心夹持装置能够沿轴向压紧岩心，形成岩心的轴向压力，能够更加准确地模拟油藏中岩心受力情况，实验结果更准确；

(3)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置中，岩心夹持装置上用于轴向压紧岩心的压紧杆能沿轴向移动，使得岩心夹持装置能够夹持多种规格的岩心，具有较好的通用性；

(4)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置中，测压片采用硅胶材料制成，硅胶材料制成的测压片弹性好，能够确保测压接头结构测量的准确性，并且能够在热缩和加环压的时候，很好地贴合于岩心的侧壁和热缩密封单元的内壁上，有效地对岩心进行密封；

(5)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置操作简单，能够准确模拟岩心受力情况，实验结果更准确。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置的示意图。

图2：为本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置的侧视图。

图3：为本发明的岩心夹持装置的顶部示意图。

图4：为本发明的岩心夹持装置的底部示意图。

图中：

100、热缩密封式多测点油气开采模拟装置；

1、压力舱体；10、舱本体；11、密封端盖；

2、热缩密封单元；21、测压片；

3、岩心夹持装置；

30、壳体；

301、底板；3011、底板透槽；302、第一侧壁；303、第二侧壁；

31、支腿结构；

32、压紧杆；

33、测压接头固定杆；331、接头过孔；

4、测压接头结构；

41、侧部测压接头；

411、侧部内测压接头；412、侧部外测压接头；

42、第一端面测压接头；

421、第一端面内测压接头；422、第一压力接头；

43、第二端面测压接头；

431、第二端面内测压接头；432、第二压力接头；

8、止动堵头；

81、过孔；

9、岩心。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图4所示，本发明提供一种热缩密封式多测点油气开采模拟装置100，包括能密封的压力舱体1，压力舱体1内设置有能密封包覆岩心9和岩心9两端抵靠设置的止动堵头8的热缩密封单元2，止动堵头8与岩心9的形状规格相匹配，可以根据实际使用情况进行确定；热缩密封单元2由热缩材料构成，热缩材料为加热时体积能够缩小的材料，可以是聚乙烯或聚烯氢，其热缩比为2:1，并且具有很好的耐压性、耐高温、耐强碱和抗腐蚀性；压力舱体1的内部还设置有岩心夹持装置3，岩心夹持装置3能沿轴向压紧固定由热缩密封单元2密封包覆的岩心9和止动堵头8；热缩密封式多测点油气开采模拟装置100还包括一端顶抵于所述岩心上、且另一端密封穿设通过压力舱体1的测压接头结构4。本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置100中采用热缩密封单元对岩心9及其两端的止动堵头8进行密封，有效提升了密封效果，并且热缩密封单元的耐压性、耐高温、耐强碱和抗腐蚀性好，不易损坏、使用寿命长；本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置100中采用的岩心夹持装置能够沿轴向压紧岩心9，形成岩心9的轴向压力，能够更加准确地模拟油藏中岩心受力情况，实验结果更准确。

进一步，如图1、图3、图4所示，岩心夹持装置3的一端能顶抵于岩心9一端的止动堵头8上，岩心夹持装置3的另一端设置有能沿轴向顶抵于岩心9另一端的止动堵头8上的压紧杆32。在本实施方式中，岩心夹持装置3包括顶部开口的壳体30，壳体30的底部向下设置有支腿结构31，壳体30的底板301上设置有贯通的、且能抵靠支撑岩心9和止动堵头8的底板透槽3011，壳体30的第一侧壁302能顶抵于岩心9一端的止动堵头8上，壳体30包括与第一侧壁302相对设置的第二侧壁303，第二侧壁303上穿设有能移动的压紧杆32，压紧杆32能沿轴向顶抵于岩心9另一端的止动堵头8上。壳体30的第一侧壁302和压紧杆32分别能沿轴向顶抵于岩心两端的止动堵头8上，实现了岩心9的轴向固定。在本实施方式中，压紧杆32为螺杆，第二侧壁上设置有能螺纹连接螺杆的螺纹孔。压紧杆32能沿轴向移动，使得岩心夹持装置3能够夹持多种规格的岩心9，具有较好的通用性。

进一步，如图1、图4所示，壳体30的顶部设置有测压接头固定杆33，测压接头固定杆33上间隔设置有多个用于穿设固定测压接头结构4的接头过孔331。

进一步，如图1所示，测压接头结构4包括多个间隔设置的、且一端顶抵于岩心9的侧壁上的侧部测压接头41，测压接头结构4还包括第一端面测压接头42和第二端面测压接头43，第一端面测压接头42和第二端面测压接头43的一端分别顶抵于岩心9的两个端面上，多个侧部测压接头41的另一端均与测压仪器(现有技术，图中未示出)连接，第一端面测压接头42的另一端与第一压力源(现有技术，图中未示出)连通，第二端面测压接头43的另一端与第二压力源(现有技术，图中未示出)连通。

进一步，如图1、图2所示，热缩密封单元2的侧壁上设置有用于穿设侧部测压接头41的透孔，热缩密封单元2的内壁与岩心9的侧壁之间密封设置有与透孔相对的测压片21，测压片21能密封与透孔对应的位置处的岩心9，侧部测压接头41的一端抵靠于测压片21上，侧部测压接头41的一端通过测压片21感应岩心9侧壁上的压力。侧部测压接头41穿过透孔顶抵于岩心9的侧壁上的测压片21上，能够保证岩心9密封的同时实现岩心9的侧壁处的压力测量。在本发明的一具体实施例中，测压片21采用硅胶材料制成，硅胶材料制成的测压片21弹性好，能够确保测压接头结构4测量的准确性，并且能够在热缩和加环压的时候，很好地贴合于岩心9的侧壁和热缩密封单元2的内壁上，有效地对透孔对应的位置处的岩心9进行密封。

进一步，如图1所示，两个止动堵头8上设置有分别穿设第一端面测压接头42和第二端面测压接头43的过孔，第一端面测压接头42和第二端面测压接头43的一端通过过孔81顶抵于岩心9的端面上，进而实现岩心9端面处的压力测量。为保证岩心9密封，过孔81的入口处设置有能密封穿设第一端面测压接头42和第二端面测压接头43的密封单元，在本发明的一具体实施例中，密封单元采用硅胶材料构成的片状结构。

如图1、图2所示，在本实施方式中，侧部测压接头41、第一端面测压接头42和第二端面测压接头43均采用分段设置的结构，侧部测压接头41包括顶抵于岩心9的侧壁上的侧部内测压接头411和密封穿设于压力舱体1上的侧部外测压接头412，侧部内测压接头411和侧部外测压接头412通过测压管线连接，侧部外测压接头412通过测压管线与测压仪器连接；第一端面测压接头42包括顶抵于岩心9的一端面上的第一端面内测压接头421和密封穿设于压力舱体1上的第一压力接头422，第一端面内测压接头421和第一压力接头422通过管线连通，第一压力接头422通过管线与第一压力源连通；第二端面测压接头43包括顶抵于岩心9的另一端面上的第二端面内测压接头431和密封穿设于压力舱体1上的第二压力接头432，第二端面内测压接头431和第二压力接头432通过管线连通，第二压力接头432通过管线与第二压力源连通。侧部内测压接头411固定穿设于测压接头固定杆33上的接头过孔331中，第一端面内测压接头421、第二端面内测压接头431分别穿设于两个止动堵头8上的过孔中。进行岩心多点压力测量实验时，第一压力源通过第一压力接头422、第一端面内测压接头421向岩心9中充入高压试验气体，在第一端面内测压接头421顶抵的岩心9的端面与第二端面内测压接头431顶抵的岩心9的端面之间形成压力差，为后续实时监测压力变化做准备。

进一步，如图1、图2所示，压力舱体1包括舱本体10，舱本体10的两端密封连接有密封端盖11，在本实施方式中，密封端盖11通过螺栓固定密封连接于舱本体10的两端。舱本体10上设置有能密封的液体注入孔。本发明的一具体实施例进行岩心多点压力测量实验时，通过泵把水通过液体注入孔泵入舱本体10内，水对岩心9形成环压，环压大小可以根据实验要求调节。

使用本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置100进行岩心多点压力测量实验时，首先选定两个与待测的岩心9匹配的止动堵头8，将第一端面内测压接头421、第二端面内测压接头431分别穿设于两个止动堵头8上的过孔内，将两个止动堵头8分别顶抵于岩心9的两端面，并在岩心9的侧壁上设置测压片21，将热缩密封单元2通过加热方式密封包覆于岩心9和两个止动堵头8上；由热缩密封单元2密封包覆的岩心9和两个止动堵头8放置于岩心夹持装置3内，并通过压紧杆32沿轴向压紧固定岩心9和两个止动堵头8，压紧杆32的轴向作用力根据实验要求的轴向压力确定；将岩心夹持装置3放置于舱本体10内，将各侧部内测压接头411和各侧部外测压接头412通过测压管线连接，各侧部外测压接头412通过测压管线与测压仪器连接，将第一端面内测压接头421和第一压力接头422通过管线连通，第一压力接头422通过管线与第一压力源连通，将第二端面内测压接头431和第二压力接头432通过管线连通，第二压力接头432通过管线与第二压力源连通；测压接头结构4连接完成后，在舱本体10的两端密封连接密封端盖11。

压力舱体1密封后，通过泵把水通过液体注入孔泵入舱本体10内，水通过壳体30顶部开口和底板透槽3011对岩心9形成环压，待环压达到实验要求并稳定后，第一压力源通过第一压力接头422、第一端面内测压接头421向岩心9中充入高压实验气体(其压强范围是一大气压至70mpa)，在第一端面内测压接头421顶抵的岩心9的端面(设定为首端)与第二端面内测压接头431顶抵的岩心9的端面(设定为尾端)之间形成压力差，开始实时监测各侧部内测压接头411顶抵的岩心9处的压力变化情况，得出压力随时间变化的规律。改变第一压力源充入的高压实验气体的压力，首端和尾端之间形成新的压力差，继续监测在新的压力差下，各侧部内测压接头411顶抵的岩心9处的压力变化情况，得出新的压力随时间变化的规律。

由上所述，本发明提供的热缩密封式多测点油气开采模拟装置具有如下有益效果：

(1)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置中采用热缩密封单元对岩心及其两端的止动堵头进行密封，有效提升了密封效果，并且热缩密封单元的耐压性、耐高温、耐强碱和抗腐蚀性好，不易损坏、使用寿命长；

(2)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置中采用的岩心夹持装置能够沿轴向压紧岩心，形成岩心的轴向压力，能够更加准确地模拟油藏中岩心受力情况，实验结果更准确；

(3)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置中，岩心夹持装置上用于轴向压紧岩心的压紧杆能沿轴向移动，使得岩心夹持装置能够夹持多种规格的岩心，具有较好的通用性；

(4)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置中，测压片采用硅胶材料制成，硅胶材料制成的测压片弹性好，能够确保测压接头结构测量的准确性，并且能够在热缩和加环压的时候，很好地贴合于岩心的侧壁和热缩密封单元的内壁上，有效地对岩心进行密封；

(5)本发明的热缩密封式多测点油气开采模拟装置操作简单，能够准确模拟岩心受力情况，实验结果更准确。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。