微钻岩心的工业CT扫描固定装置的制作方法

本实用新型涉及石油勘探技术领域，特别涉及一种微钻岩心的工业CT扫描固定装置。

背景技术：

自上世纪70年代，国内外学者将CT分析技术应用到石油领域。1979年，Bellaire研究中心利用医用CT完成第一次岩心扫描，随后在石油领域应用CT的研究工作涉及到岩石物理的各个方面，特别是在岩心动态驱替特征方面的研究相当细致与深入，内容涉及观测原油驱替过程、岩石内部孔隙断面的基本形态、岩石的孔隙度甚至矿物成分等。由于医用CT的X射线源能量和系统空间分辨率较低，医用CT对岩心研究一直处于定性描述水平，随着近年来高分辨率微纳米焦点X射线CT技术的进步，工业CT研究岩石物理属性的水平明显提高。工业CT扫描系统成像分辨率更高，穿透能力更强，分辨率达到微米甚至纳米级，实现对储集岩内部微观孔吼结构精细表征，结合数值模拟技术，可以计算岩石的基本物理参数，包括孔隙度、渗透率、饱和度和孔吼参数统计等，将精细油藏描述推向更高的层次。

工业CT分析岩石的关键参数是分辨率，一方面取决于射线源焦点尺寸、探测器孔径和几何条件的影响，也受到机械系统精度、数据采集系统等分析设备硬件的影响，前者更是决定了工业CT分辨率能力的理论极限；另一方面与分析岩石样品几何尺寸相关，具有样品几何尺寸越小对应分辨率越高的特点。岩心中孔隙有效识别是工业CT进行精细表征和岩石物理参数计算的关键，而岩心样品中孔隙大小分布广泛，存在毫米级、微米级甚至纳米级。为了获取更高分辨率的岩心CT数据，往往采用多尺度扫描分析技术，即通过微钻对岩心样品进行逐级钻取更小几何尺寸样品并做对应的CT扫描，从而实现对岩心样品中不同尺度孔隙与吼道的有效识别。

由于当前工业CT样品台一般采用三爪卡盘作为固定装置，但是，三爪卡盘并不适用于固定微钻岩心样品，其主要存在以下几点问题：

1、样品台尺寸大，微钻岩心样品尺寸较小，使得微钻岩心样品无法充分靠近X射线源，也就不能获得最高分辨率；

2、微钻岩心样品尺寸较小，直接放置在样品台上难以确保其中心轴垂直于水平线。

以上问题会导致在工业CT扫描微钻岩心样品时，难以获得最优分辨率，进而直接影响岩心孔隙表征和岩石物理参数计算的准确性和精确度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够解决三爪卡盘固定微钻岩心样品难以获得最优分辨率问题的微钻岩心的工业CT扫描固定装置。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种微钻岩心的工业CT扫描固定装置，连接于工业CT样品台上，所述微钻岩心的工业CT扫描固定装置包括：微钻岩心放置臂和垂直连接于所述工业CT样品台上的连接座，所述微钻岩心放置臂的下部与所述连接座相接，且所述微钻岩心放置臂的中心轴与所述连接座的中心轴共线，所述连接座的横截面积大于所述微钻岩心放置臂的横截面积，所述微钻岩心放置臂的上端设有用于容纳微钻岩心样品的容置槽。

如上所述的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其中，所述连接座包括夹持部和接合部，所述夹持部为手紧钻夹头，所述接合部为凸设于所述手紧钻夹头底部的凸台，且所述凸台的中心轴与所述手紧钻夹头的中心轴共线，所述凸台垂直连接于所述工业CT样品台上，所述微钻岩心放置臂的下部与所述手紧钻夹头相接。

如上所述的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其中，在所述凸台上沿周向设有呈环形的凸台水平刻度线。

如上所述的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其中，所述凸台水平刻度线与所述凸台的底面之间的距离为0.5cm。

如上所述的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其中，所述微钻岩心放置臂的下部设有外螺纹，所述连接座背向所述工业CT样品台的表面中心设有螺纹孔，通过所述外螺纹与所述螺纹孔的螺纹配合，所述微钻岩心放置臂与所述连接座相接。

如上所述的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其中，所述微钻岩心放置臂为实心圆柱金属棒。

如上所述的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其中，在所述微钻岩心放置臂的下部间隔设有多条呈环形且平行设置的放置臂水平刻度线。

如上所述的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其中，相邻两条所述放置臂水平刻度线等间隔设置。

如上所述的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其中，位于所述微钻岩心放置臂底部的所述放置臂水平刻度线与所述微钻岩心放置臂的底面之间的距离为0.5cm。

如上所述的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其中，所述微钻岩心样品呈圆柱状，所述容置槽的横截面呈与所述微钻岩心样品大小相适配的圆形。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型提供的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，通过中心轴共线的连接座和微钻岩心放置臂将微钻岩心样品固定于工业CT样品台上，一方面，使得微钻岩心样品能够充分靠近X射线源，从而获取最优体元分辨率，另一方面，使得微钻岩心样品的中心轴能够与工业CT样品台的轴线共线，从而获取最优密度分辨率，进而提升了岩心孔隙表征和岩石物理参数计算的准确性和精确度；

本实用新型提供的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，通过将微钻岩心样品容置于微钻岩心放置臂上端的容置槽内，避免了直接夹装微钻岩心样品时产生的机械损坏，从而进一步提升了岩心孔隙表征和岩石物理参数计算的准确性和精确度。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是根据本实用新型一实施例提供的微钻岩心的工业CT扫描固定装置的结构示意图；

图2是图1所示的微钻岩心的工业CT扫描固定装置中微钻岩心放置臂的结构示意图；

图3是图1所示的微钻岩心的工业CT扫描固定装置中连接座的结构示意图；

图4是图1所示的微钻岩心的工业CT扫描固定装置的使用状态示意图。

附图标号说明：

1-微钻岩心放置臂；11-容置槽；12-放置臂水平刻度线；2-连接座；21-手紧钻夹头；211-丝母；212-夹爪；22-凸台；221-凸台水平刻度线；3-微钻岩心样品；4-X射线源。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型提供了一种微钻岩心的工业CT扫描固定装置，其适用于只旋转(RO)扫描方式的工业CT，微钻岩心的工业CT扫描固定装置连接于工业CT样品台上，如图1所示，微钻岩心的工业CT扫描固定装置包括：微钻岩心放置臂1和垂直连接于工业CT样品台(图中未示出)上的连接座2，微钻岩心放置臂1的上端设有用于容纳微钻岩心样品3的容置槽11，微钻岩心放置臂1的下部与连接座2相接，且微钻岩心放置臂1的中心轴与连接座2的中心轴共线，由于连接座2垂直连接于工业CT样品台上，即连接座2的中心轴垂直于工业CT样品台，因此，与连接座2中心轴共线的微钻岩心放置臂1的中心轴也垂直于工业CT样品台，从而使得容置于微钻岩心放置臂1的上端的容置槽11内的微钻岩心样品3的中心轴也基本垂直于工业CT样品台，并且微钻岩心放置臂1通过连接座2与工业CT样品台相接，能够避免微钻岩心放置臂1过长导致中心不稳的情况发生，进一步保证了微钻岩心样品3的中心轴基本垂直于工业CT样品台，进而使得微钻岩心样品3在进行工业CT扫描时能够获取较优分辨密度；为了使得微钻岩心放置臂1的放置更加稳定，连接座2的横截面积大于微钻岩心放置臂1的横截面积，这样，使得微钻岩心放置臂1通过连接座2更加稳固的连接于工业CT样品台上。

在安装时，先将连接座2垂直连接在工业CT样品台上，由于工业CT样品台上通常使用三爪卡盘固定，因此，只需通过三爪卡盘夹紧连接座2，并使连接座2的中心轴与三爪卡盘的中心轴共线即可，再将微钻岩心放置臂1的下部连接在连接座2背向工业CT样品台的一侧，并使微钻岩心放置臂1的中心轴与连接座2的中心轴共线；最后将微钻岩心样品3放置在微钻岩心放置臂1的上端的容置槽11内，由于连接座2的中心轴与三爪卡盘的中心轴共线，微钻岩心放置臂1的中心轴与连接座2的中心轴共线，因此，微钻岩心样品3的中心轴与三爪卡盘的中心轴也基本共线，从而使得工业CT在扫描微钻岩心样品3时，能够获得较优的分辨率。

本实用新型提供的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，通过中心轴共线的连接座2和微钻岩心放置臂1将微钻岩心样品3固定于工业CT样品台上，一方面，使得微钻岩心样品3能够充分靠近X射线源4，从而获取最优体元分辨率，另一方面，使得微钻岩心样品3的中心轴能够与工业CT样品台的轴线基本共线，从而获取较优密度分辨率，进而提升了岩心孔隙表征和岩石物理参数计算的准确性和精确度；此外，通过将微钻岩心样品3容置于微钻岩心放置臂1上端的容置槽11内，避免了直接夹装微钻岩心样品3时产生的机械损坏，从而进一步提升了岩心孔隙表征和岩石物理参数计算的准确性和精确度。

具体的，微钻岩心放置臂1为实心圆柱金属棒，实心圆柱金属棒具强度好、重心稳的优点，能够确保微钻岩心样品3的中心轴与工业CT样品台的轴线基本共线，从而获取较优密度分辨率，在确保钻岩心样品的中心轴能够与工业CT样品台的轴线基本共线的前提下，选取实心圆柱金属棒的长度为10cm，以使得微钻岩心样品3能够更加充分的靠近X射线源4，从而获取最优体元分辨率；由于通常加工成型的微钻岩心样品3呈圆柱状，为了进一步提升岩心孔隙表征和岩石物理参数计算的准确性和精确度，在微钻岩心放置臂1上端开设的容置槽11的横截面呈与微钻岩心样品3大小相适配的圆形，且容置槽11的中心轴与微钻岩心放置臂1的中心轴共线，以使每个微钻岩心放置臂1只用于一种直径的微钻岩心样品3，从而使得容置于容置槽11内的微钻岩心样品3的中心轴与微钻岩心放置臂1的中心轴共线，即确保微钻岩心样品3的中心轴能够与工业CT样品台的轴线共线，从而获取最优体元分辨率，进而有效提升了岩心孔隙表征和岩石物理参数计算的准确性和精确度；为了便于微钻岩心样品3的放置及取出，容置槽11的横截面直径比容置于容置槽11内的微钻岩心样品3的直径大0.02cm，这样，既能够避免容置槽11磨损微钻岩心样品3，又能使得微钻岩心样品3的放置及取出变得简单，同时可以基本保证微钻岩心样品3的中心轴能够与工业CT样品台的轴线共线。

需要说明的是，本实用新型提供的微钻岩心的工业CT扫描固定装置适用于直径分别为0.1cm、0.3cm、0.5cm、1cm的微钻岩心样品3。

进一步，为了避免在进行扫描时，微钻岩心放置臂1因旋转出现中心轴偏移的情况发生，如图2所示，在微钻岩心放置臂1的下部间隔设有多条呈环形且平行设置的放置臂水平刻度线12，在将微钻岩心放置臂1与连接座2相接时，根据微钻岩心放置臂1的实际使用长度，选取最靠近连接座2的一条放置臂水平刻度线12作为基准线，并使该放置臂水平刻度线12与连接座2的上表面平齐，以确保微钻岩心放置臂1垂直于工业CT样品台放置，即微钻岩心放置臂1的中心轴垂直于水平线，从而使得微钻岩心放置臂1在360°旋转时，微钻岩心放置臂1的中心轴也能保持不偏移，进而使得在工业CT扫描微钻岩心样品3时，能够获得最优分辨率。

再进一步，相邻两条放置臂水平刻度线12等间隔设置，这样，便于作业人员观察放置臂水平刻度线12与连接座2的上表面的相对位置关系，从而确保微钻岩心放置臂1垂直于工业CT样品台放置；为了便于计算微钻岩心放置臂1位于连接座2外部的长度，以判断微钻岩心样品3的位置，位于微钻岩心放置臂1底部的放置臂水平刻度线12与微钻岩心放置臂1的底面之间的距离为0.5cm，即最底部的放置臂水平刻度线12距离微钻岩心放置臂1的底面0.5cm，由于相邻两条放置臂水平刻度线12等间隔设置，这样，使得作业人员通过观察刻度线位置，就能够判断微钻岩心放置臂1位于连接座2外部的长度，以使得在安装时，能够一次性将钻岩心样品安装在能够充分靠近X射线源4的位置。

在本实用新型的一种实施方式中，如图3所示，连接座2包括夹持部和接合部，夹持部为手紧钻夹头21，由于手紧钻夹头21的具体结构为现有技术，在此不再详述，接合部为凸设于手紧钻夹头21底部的凸台22，且凸台22的中心轴与手紧钻夹头21的中心轴共线，凸台22的横截面呈圆形，凸台22垂直连接于工业CT样品台上，通过转动手紧钻夹头21的丝母211使手紧钻夹头21的夹爪212夹紧微钻岩心放置臂1的下部，从而使得微钻岩心放置臂1与连接座2之间的连接简单方便。

进一步，为了避免连接座2旋转时出现中心轴偏移的情况发生，在凸台22上沿周向设有呈环形的凸台水平刻度线221，并使凸台水平刻度线221与凸台22的底面之间的距离为0.5cm，在凸台22与工业CT样品台连接时，由于工业CT样品台上通常使用三爪卡盘固定，即在凸台22与三爪卡盘连接时，使三爪卡盘的上端面与凸台水平刻度线221平齐即可确保凸台22垂直三爪卡盘放置，从而实现连接座2在360°旋转时其中心轴保持不偏移。

在本实用新型的另一种实施方式中，由于工业CT样品台上通常使用三爪卡盘固定，连接座2夹装于三爪卡盘上，微钻岩心放置臂1的下部设有外螺纹，连接座2背向工业CT样品台的表面中心设有螺纹孔，通过外螺纹与螺纹孔的螺纹配合，微钻岩心放置臂1与连接座2相接，螺纹连接的方式简单可靠，且能够确保微钻岩心放置臂1的中心轴与连接座2的中心轴共线，以最优密度分辨率。

下面结合附图具体说明本实用新型提供的微钻岩心的工业CT扫描固定装置的装配过程，：

如图1和图4所示，在装配时，先将工业CT样品台上的三爪卡盘夹紧连接座2的凸台22，并使凸台水平刻度线221与三爪卡盘的上端面平齐，再选取开设有与待测微钻岩心样品3尺寸适配的容置槽11的微钻岩心放置臂1，其中，待测微钻岩心样品3呈圆柱状，微钻岩心放置臂1为实心圆柱金属棒，之后选取能够使微钻岩心样品3更加靠近X射线源4的连接臂水平刻度线作为基准线，然后通过转动手紧钻夹头21的丝母211使手紧钻夹头21的夹爪212夹紧微钻岩心放置臂1的下部，并使作为基准线的连接臂水平刻度线与夹爪212的上端面平齐，最后，将待测微钻岩心样品3放置于容置槽11内即可完成装配，此时，微钻岩心样品3充分靠近X射线源4。

综上所述，本实用新型提供的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，通过中心轴共线的连接座和微钻岩心放置臂将微钻岩心样品固定于工业CT样品台上，一方面，使得微钻岩心样品能够充分靠近X射线源，从而获取最优体元分辨率，另一方面，使得微钻岩心样品的中心轴能够与工业CT样品台的轴线共线，从而获取最优密度分辨率，进而提升了岩心孔隙表征和岩石物理参数计算的准确性和精确度；

本实用新型提供的微钻岩心的工业CT扫描固定装置，通过将微钻岩心样品容置于微钻岩心放置臂上端的容置槽内，避免了直接夹装微钻岩心样品时产生的机械损坏，从而进一步提升了岩心孔隙表征和岩石物理参数计算的准确性和精确度。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。