一种岩心自吸CT扫描实验装置的制作方法

本实用新型涉及室内利用CT扫描获取岩心自吸状态分布技术领域，具体为一种岩心自吸CT扫描实验装置。

背景技术：

自发渗吸被定义为在多孔介质中，由于毛管力的作用而产生的湿相对非湿相的驱替，低渗透储层开发过程中，当工作液与储层接触时，由于储层岩石常具有亲水性，水会因为毛细血管自吸作用而进入地层，对于低渗透储层，由于毛管半径较小，自吸作用增加，侵入深度较深，而且自吸水更不容易被反排出来，使水的堵塞难以解除，室内常规自吸实验中采取将岩心浸泡在实验用水中，在不同时间取出岩心进行称重并与干样相对比，得到不同时间状态下实验用水侵入的量来反应岩心自吸状态，这种实验装置在使用过程中存在以下几个缺点：

(1)无法动态捕捉岩心自吸过程中水自吸的速度；

(2)无法反应自吸水在岩心中的空间分布状态；

(3)岩心取出称重对自吸水过程造成的影响无法判断。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种岩心自吸CT扫描实验装置，能够获取岩心自吸实验的侵入速度以及侵入流体在岩心孔隙中的三维空间分布，且能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种岩心自吸CT扫描实验装置，包括实验基座，所述实验基座的上方设置有可实现三维立体扫描和二维投影扫描的CT扫描装置以及适用于CT扫描装置的岩心自吸装置，所述岩心自吸装置包括CT扫描底座、实验支撑架和自吸水槽，所述CT扫描底座与实验基座之间设置有可使岩心自吸装置发生360°旋转的旋转扫描装置，所述自吸水槽的内腔侧壁上设置有便于计量自吸水槽内水量的均匀刻度，所述实验支撑架通过固定旋钮竖直设置在CT扫描底座的上方，自吸水槽的下端与实验支撑架的上端连接，自吸水槽的上方设置有岩心固定装置。

进一步地，所述岩心固定装置包括圆柱状结构且上下两端均开放的岩心弹性密封圈和用于稳定支撑岩心弹性密封圈的岩心固定架，所述岩心弹性密封圈的内部设置有柱状岩心，且所述柱状岩心的下端设置在自吸水槽的顶端以下，所述CT扫描装置设置在自吸水槽的外侧。

进一步地，所述CT扫描装置包括X射线发生器、用于安装X射线发生器的扫描安装架、用于夹持固定X射线发生器的凹形夹持座、用于检测X射线发生器经柱状岩心吸收衰变后发出的X射线的X射线探测器以及用于收集X射线探测器采集的数据的计算机数据采集系统，所述凹形夹持座设置在扫描安装架的顶端。

进一步地，所述旋转扫描装置包括扫描驱动电机和竖直设置的旋转扫描轴，所述旋转扫描轴的上端与CT扫描底座下表面连接，下端与扫描驱动电机的传动轴连接，所述扫描驱动电机设置在实验基座上表面。

进一步地，所述岩心固定架包括三个倾斜设置的固定连杆，所述固定连杆一端与岩心弹性密封圈的外壁连接，另一端与自吸水槽的内壁连接。

进一步地，三个所述固定连杆与岩心弹性密封圈连接的一端在同一水平面内，且在该水平面内以岩心弹性密封圈的外圈构成的同心圆上均匀设置，三个固定连杆与自吸水槽内壁连接的一端也在同一水平面内，且在该水平面内以自吸水槽内壁构成的同心圆上均匀设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过CT扫描连续动态捕捉岩心自吸水过程，通过利用连续CT定角度扫描获取二维投影图来分析流体在不同时间的侵入状态，从而精准把握岩心自吸水的速度，另外通过对比自吸水前后CT扫描数据体精确描述自吸溶液在岩心孔隙中的三维空间分布。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的岩心固定架俯视结构示意图；

图3为本实用新型的CT扫描装置工作原理图。

图中标号：

1-实验基座；2-CT扫描装置；3-岩心自吸装置；4-旋转扫描装置；5-岩心固定装置；6-固定连杆；

201-X射线发生器；202-扫描安装架；203-凹形夹持座；204-X射线探测器；205-计算机数据采集系统；

301-CT扫描底座；302-实验支撑架；303-自吸水槽；304-均匀刻度；305-固定旋钮；

401-扫描驱动电机；402-旋转扫描轴；

501-岩心弹性密封圈；502-岩心固定架；503-柱状岩心。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供了一种岩心自吸CT扫描实验装置，包括实验基座1，所述实验基座1的上方设置有可实现三维立体扫描和二维投影扫描的CT扫描装置2以及适用于CT扫描装置2的岩心自吸装置3，所述岩心自吸装置3包括CT扫描底座301、实验支撑架302和自吸水槽303，所述CT扫描底座301与实验基座1之间设置有可使岩心自吸装置3发生360°旋转的旋转扫描装置4，所述自吸水槽303的内腔侧壁上设置有便于计量自吸水槽303内水量的均匀刻度304，所述实验支撑架302通过固定旋钮305竖直设置在CT扫描底座301的上方，自吸水槽303的下端与实验支撑架302的上端连接，自吸水槽303的上方设置有岩心固定装置5。

该岩心自吸CT扫描实验装置的工作过程及实验结果分析如下：

选取一块低渗透砂岩岩心，并通过岩心固定装置5实现对其的稳定支撑功能，与此同时，在旋转扫描装置4的作用下，通过CT扫描装置2完成对未自吸水状态下的岩心进行CT三维数据体360°旋转扫描的操作，扫描操作完成后，关闭旋转扫描装置4，将扫描模式(扫描模式由旋转扫描装置4来决定，旋转扫描装置4工作时，即进行360°旋转扫描，实现三维立体扫描；旋转扫描装置4不工作时，即进行定角度扫描，实现二维投影扫描)调成定角度扫描，只获取岩心CT扫描的二维投影图；然后，将自吸水容易引入到自吸水槽303内，水面的高度超过岩心底端，开始进行岩心定角度CT扫描；

CT扫描间隔可设置为4s，每隔10张CT投影图采集间隔进行CT图像相减，在实验前期差值说明自吸水已经进入岩心，实验后期图像差值为零时，说明自吸水过程已经结束，可停止定角度CT扫描，将扫描模式转为岩心CT三维数据体360°旋转扫描，获取自吸水后岩心三维数据体，这样利用定角度CT扫描投影图连续图像差值就可获取自吸水自吸速度，通过自吸水前后三维数据体的对比就可获取自吸水在岩心孔隙中的三维空间分布。

进一步解释的是，对于CT扫描间隔时间的设置以及每隔多少张CT投影图进行实验结果分析研究均不能作为限制本实用新型的条件，具体需根据实验过程中岩心自吸水的特点来定。

所述岩心固定装置5包括圆柱状结构且上下两端均开放的岩心弹性密封圈501和用于稳定支撑岩心弹性密封圈501的岩心固定架502，所述岩心弹性密封圈501的内部设置有柱状岩心503，且所述柱状岩心503的下端设置在自吸水槽303的顶端以下，保证后续岩心自吸水过程中，柱状岩心503的底部能够完全浸入自吸水槽303内的自吸水溶液中，岩心弹性密封圈501具有一定的弹性，能够实现对柱状岩心503的紧密夹持固定的功能，避免在进行岩心自吸水实验过程中，柱状岩心503从岩心弹性密封圈501内脱落，影响实验过程，从而降低实验效率，所述CT扫描装置2设置在自吸水槽303的外侧。

所述CT扫描装置2包括X射线发生器201、用于安装X射线发生器201的扫描安装架202、用于夹持固定X射线发生器201的凹形夹持座203、用于检测X射线发生器201经柱状岩心503吸收衰变后发出的X射线的X射线探测器204以及用于收集X射线探测器204采集的数据的计算机数据采集系统205(计算机数据采集就是将被测对象的各种参量通过传感器做适当转换后，由非电量变换成电量，再经过信号调理、采样、量化、编码和传输等步骤，输入计算机进行处理或存储记录的过程)，所述凹形夹持座203设置在扫描安装架202的顶端，且X射线发生器201的射线出口对准柱状岩心503的位置。

该CT扫描装置2的工作原理如下：

X射线发生器201发出的X射线投射到岩心弹性密封圈501上，X射线依次穿透岩心弹性密封圈501和柱状岩心503，由X射线探测器204接收透过柱状岩心503的X射线，并将其转化为数字信息，然后在计算机数据采集系统205的作用下，对采集的光信息进行数字处理，得到CT扫描图像。

所述旋转扫描装置4包括扫描驱动电机401和竖直设置的旋转扫描轴402，所述旋转扫描轴402的上端与CT扫描底座301下表面连接，下端与扫描驱动电机401的传动轴连接，所述扫描驱动电机401设置在实验基座1上表面，当需要进行三维CT扫描时，启动扫描驱动电机401，带动旋转扫描轴402旋转转动，进而使得柱状岩心503发生360°的旋转，实现X射线发生器201发出射线对柱状岩心503全方位的CT扫描，得到三维数据体图像。

所述岩心固定架502包括三个倾斜设置的固定连杆6，所述固定连杆6一端与岩心弹性密封圈501的外壁连接，另一端与自吸水槽303的内壁连接，三个固定连杆6与岩心弹性密封圈501连接的一端在同一水平面内，且在该水平面内以岩心弹性密封圈501的外圈构成的同心圆上均匀设置，三个固定连杆6与自吸水槽303内壁连接的一端也在同一水平面内，且在该水平面内以自吸水槽303内壁构成的同心圆上均匀设置，通过采用三点接触式的固定方式(原理类似三角形的稳定性)，实现对岩心弹性密封圈501的固定功能，进而完成对岩心弹性密封圈501内的柱状岩心503的稳定支撑。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。