专利名称：一种岩心夹持器的制作方法
技术领域：
—种岩心夹持器技术领域[0001]本实用新型属于石油钻井过程模拟领域，具体涉及一种岩心夹持器。
背景技术：
[0002]岩心夹持器作为一种夹持和密封岩心、完成岩石渗透率、孔隙度测试或各种岩心 驱替实验的专门装置，其主要功能是将待测或待试验的岩石样品放入其中，并保证测试流 体通过岩心样品前后两端时，能将岩石样品的侧表面完全密封住。其功能比较单一，主要集 中于岩心测试用途。[0003]CN 201120231959.8公开了一种岩心夹持器，其对在高压状态下岩心夹持器的 温度变化对核磁共振探头线的影响进行了改进与修正；CN201120119207.2公开的多功 能岩心夹持器，主要应用于测试岩心样品渗透率，同时可测试不同实验条件下不同含水 的岩心电性参数；CN 200810243771.8公开了一种三轴向岩心夹持器，其能更好的模拟 岩心在地层中的三维受力情况，相较以前的两轴向岩心夹持器有了较大的改进与完善； CN200920252535.2公开了一种卡盘式岩心夹持器，其主要在于三爪或四爪自定心卡盘的每 个卡爪上安装弧形压块，几个弧形压块在空间上组成圆筒形，中间放置胶筒，当使用手柄旋 紧卡盘时，弧形压块从周围向中心靠拢，从而使胶套紧抱岩心和堵头。该夹持器采用机械加 压的方法替代液压或气压，结构简单、成本较低；CN201120201952.1公开的岩心裂缝可视 化夹持器，在夹持器上加装了可视窗，并在可视窗上设有圆柱形摄像头架和摄像头，可通过 摄像头看到岩心裂缝的形态变化，但其仅能在特定模拟的地层环境下，观察裂缝的开合状 态；CN03267079.6公开了一种用于CT扫描的非均质多层岩心夹持器,该夹持器能实现实时 在线监测非均质层内各个层段流体饱和度的沿程分布，也可观察到由于重力作用引起的层 间窜流现象。[0004]上述岩心夹持器通过实现针对岩心样品的相关实验，模拟、认识地层的原始环境， 对石油钻完井具有较大的指导意义，但由于地层的复杂多样性，促使进一步开发岩心夹持 器的新功能，使其能更加有效地模拟复杂地层特征，提高指导石油钻完井工作的准确性。实用新型内容[0005]针对现有技术中的不足，本实用新型提供了一种岩心夹持器，其能够模拟裂缝封 堵与防返吐，实现了对堵漏浆正反向承压能力的评价、模拟高温高压条件下堵漏浆滤液侵 入漏失地层的孔隙或裂缝后压力随时间与侵入深度的梯度变化情况，可对堵漏材料与漏失 地层的配伍性做出科学的评价。[0006]根据本实用新型，提供了一种岩心夹持器，包括:中空的夹持器外筒；置于夹持器 外筒内的胶套；设置在所述胶套内的内置缝隙的双向模块；三通柱塞，其第一端置于胶套 内并与双向模块中的缝隙相通、第二端与夹持器外筒连接；以及压力探测装置。[0007]在上述岩心夹持器中，所述缝隙包括直缝或楔形缝。所述直缝或楔形缝可用于模 拟不同的裂缝形态；如直缝模拟裂缝近井壁开启段，楔形缝模拟裂缝末端的闭合段。[0008]在上述岩心夹持器中，所述压力探测装置包括夹持器外筒上的围压接头和传感器 接头。在一个具体的实施例中，所述夹持器外筒的外壳上除固定有一个围压接头外，还可连 接七个精密的(压力)传感器接头，所述传感器接头在筒体外壳上均匀分布。[0009]在上述岩心夹持器中，在胶套上设置有与传感器接头连通的传感器接入口。所述 胶套上的传感器接入口与夹持器外筒上传感器接头的数目相当。[0010]在上述岩心夹持器中，所述双向模块上设有与所述传感器接入口配套的机构。在 一个具体的实施例中，所述双向模块上具有容纳传感器接头的圆形开口，传感器接头穿过 了胶套，试验时胶套在围压的作用下抱紧传感器接头外壁，确保传感器能够准确测量所述 模块缝隙内压力的同时，阻止堵漏液在驱替压力作用下流出胶套外。[0011]在上述岩心夹持器的一个具体的实施例中，通过围压接头测量夹持器中的围压， 通过压力传感器接头测量不锈钢模块上裂缝中多个压力点的压力；所述压力传感器可将各 点压力转换为电信号，通过电路采集板输入给计算机，由计算机完成对压力值的采集与处 理；所述围压接头测定的压力通过计算机自动跟踪，维持高于驱替压力。[0012]在上述岩心夹持器中，所述胶套为氟橡胶胶套，可以耐温、耐压。[0013]在上述岩心夹持器的一个具体实施例中，所述柱塞的第二端通过螺纹与夹持器外 筒连接。所述柱塞可由不锈钢等制成。[0014]在上述岩心夹持器中，所述双向模块为双向不锈钢模块。[0015]本实用新型用于模拟裂缝封堵与防返吐的过程如下:当堵漏浆在正向驱替压力 下，不断向双向模块中的裂缝(如直缝或楔形缝)中深入，在堵漏浆流经的通道上会产生压 力传递，压力值随流体进入裂缝深度出现不同程度的压力降，通过岩心夹持器上的压力探 测用装置可收集各不同点的压力值，用于计算机建模分析堵漏浆的封堵效果及封堵机理； 当返排液在反向驱替压力下由反向进入裂缝，将裂缝中的封堵材料颗粒挤出裂缝，该过程 同样会在其堵漏浆流经的通道上产生压力传递，分布在流经通道上压力探测用装置将记录 各点的压力值，用于计算机建模分析裂缝封堵后，封堵层的抗返排能力。[0016]根据本实用新型提供的岩心夹持器，通过模拟堵漏浆进入裂缝不同深度的过程， 分析堵漏浆的封堵效果及封堵机理；同时可模拟返排液将裂缝中的封堵材料颗粒挤出裂缝 的过程，分析裂缝封堵后，封堵层的抗返排能力。[0017]根据本实用新型提供的岩心夹持器，能够实现对堵漏浆正反向承压能力的评价、 模拟高温高压条件下堵漏浆滤液侵入漏失地层的孔隙或裂缝后压力随时间与侵入深度的 梯度变化情况，可对堵漏材料与漏失地层的配伍性做出科学的评价，用于指导石油钻井过 程中的裂缝性地层封堵作业，促进防漏堵漏工艺技术的进一步发展。根据本实用新型提供 的岩心夹持器，可模拟150°C、60MPa的地层环境，实验过程中，操作简单、安全，具有广阔的 市场前景。
[0018]图1显示了根据本实用新型一个实施例的岩心夹持器的连接示意图；[0019]图2显示了根据本实用新型一个实施例的双向模块示意图；[0020]图3显示了根据本实用新型的另一个实施例的双向模块示意图；[0021]图4显示了根据本实用新型一个实施例的胶套的结构示意图；[0022]图5显示了根据本实用新型一个实施例的柱塞的结构示意图。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步解释和说明，但并不构成对本实用 新型的任何限制。[0024]图1显示了根据本实用新型一个实施例的岩心夹持器的连接示意图。在图中，所 述夹持器包括中空的夹持器外筒6 ;置于夹持器外筒内的胶套8 ;设置在所述胶套8内的内 置缝隙的双向模块13 ;三通柱塞3和12，其第一端置于胶套8内与所述双向模块13的缝隙 相通、第二端与夹持器外筒6连接的；和12以及压力探测装置。所述压力探测装置包括设 置在夹持器外筒6上的围压接头5和压力传感器接头7。在一个具体的实施例中，所述柱 塞3和12与夹持器外筒6通过螺纹9连接。柱塞3除与所述模块13内的缝隙相通外，还 通向正向驱替压力入口 I和返排出口 4。在一个具体的实施例中，通向正向驱替压力入口 I 和返排出口 4的通路上设有截止阀2和21。柱塞12除通向所述模块13内的缝隙外，还通 向正向驱替压力出口 10和反向驱替压力入口 11。在一个具体的实施例中，在通向正向驱替 压力出口 10和反向驱替压力入口 11的通路上设有截止阀19和20。[0025]图2显示了根据本实用新型一个实施例的双向模块示意图。图中，所述双向模块 13为内有缝隙的圆柱体，所述缝隙为直缝14。[0026]图3显示了根据本实用新型另一个实施例的双向模块示意图。图中，所述双向模 块13为内有缝隙的圆柱体，所述缝隙为楔形缝15。[0027]在图2和图3中的双向模块的壁上还具有与所述传感器接头配套的机构(图中未 示出)，使所述传感器接头能够测量所述缝隙中的压力。[0028]图4显示了根据本实用新型一个实施例的胶套的结构示意图。在胶套8上设置有 与传感器接头7连通的传感器接入口 16。压力传感器接入口 16的数目与夹持器外筒6上 的压力传感器接头7相对应。[0029]图5显示了根据本实用新型一个实施例的柱塞的结构示意图。图中，柱塞的一端 17置于胶套内，并与所述双向模块内的缝隙相通。第二端的螺纹9用于将柱塞与夹持器外 筒相连。柱塞的另两个通口为18和22。[0030]在一个具体的实施例中，进行堵漏实验时以模拟裂缝封堵的具体步骤如下:[0031]I)打开截止阀2、20，关闭截止阀19、21 ；[0032]2)在正向驱替压力作用下，将配制好的堵漏液由正向驱替压力入口 I挤入，经过 柱塞3流入双向模块中的裂缝(如直缝14或楔形缝15 )，此时通过压力用探测装置自动跟踪 围压，围压值随驱替压力变化而变化，维持比正向驱替压力多如2MPa为宜。[0033]3)堵漏液在裂缝中的流动过程中，将会在其流经通道上产生压力降，压力用探测 装置将记录压力值的变化；[0034]4)若封堵裂缝成功或堵漏浆全由正向压力出口 10流出，实验均告结束。[0035]在另一个具体的实施例中，进行反驱实验(以清水反驱为例)以模拟返吐的具体步 骤如下:[0036]I)打开截止阀19、21，关闭截止阀2、20 ;[0037]2)在反向驱替压力下，将清水由反向驱替压力入口 11挤入到双向模块的裂缝(如直缝14或楔形缝15)中；[0038]3)清水在裂缝中的流动过程中，将会在其流经通道上产生压力降，压力用探测装置将记录压力值的变化；[0039]4 )若清水全由反向压力出口 21流出，或者返排压力达到实验者的目标值，实验均口彡口水O[0040]应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的任何限制。通过参照典型实施例对本实用新型进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本实用新型权利要求的范围内对本实用新型作出修改，以及在不背离本实用新型的范围和精神内对本实用新型进行修订。尽管其中描述的本实用新型涉及特定的形状、结构和实施例，但是并不意味着本实用新型限于其中公开的特定例，相反，本实用新型可扩展至其他所有具有 相同功能的形状和结构。
权利要求1.一种岩心夹持器，包括:中空的夹持器外筒；置于夹持器外筒内的胶套；设置在所述 胶套内的内置缝隙的双向模块；三通柱塞，其第一端置于胶套内并与双向模块中的缝隙相 通，第二端与夹持器外筒连接；以及压力探测装置。
2.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，所述缝隙包括直缝或楔形缝。
3.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于，所述压力探测装置包括设置在 夹持器外筒上的围压接头和传感器接头。
4.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于，在胶套上设置有与传感器接头 连通的传感器接入口。
5.根据权利要求4所述的岩心夹持器，其特征在于，所述双向模块上设有与所述传感 器接入口配套的机构。
6.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于，所述胶套为氟橡胶胶套。
7.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于，所述三通柱塞的第二端通过螺 纹与夹持器外筒连接。
8.根据权利要求1或2所述的岩心夹持器，其特征在于，所述双向模块为双向不锈钢模块。
专利摘要本实用新型公开了一种岩心夹持器，包括中空的夹持器外筒；置于夹持器外筒内的胶套；胶套内放置有双向模块；第一端置于胶套内并与胶套相通、第二端与夹持器外筒连接的三通柱塞；以及压力探测用装置；其中双向模块包括直缝和楔形缝。根据本实用新型提供的岩心夹持器，能够实现对堵漏浆正反向承压能力的评价、模拟高温高压条件下堵漏浆滤液侵入漏失地层的孔隙或裂缝后压力随时间与侵入深度的梯度变化情况，可对堵漏材料与漏失地层的配伍性做出科学的评价,促进防漏堵漏工艺技术的进一步发展。
文档编号G01N33/24GK202975005SQ20122061092
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者石秉忠, 徐江, 梅春桂, 林永学, 张凤英, 胡旭辉 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院