一种岩石性能的检测装置的制作方法

本发明涉及一种岩石油藏物理模拟试验装置，尤其涉及一种岩石性能的检测装置。

背景技术：

众所周知，开发实验是油气田开发的基础，不仅能够为油气藏的储量计算、开发方案编制、油藏数值模拟等工作提供基本的油藏参数，还能够为解决油藏开发中遇到的许多问题提供方法保证。岩石夹持器是开发实验中用途最广泛的基础组件之一，几乎所有开发实验都要用到岩石夹持器。

目前，现有的岩石检测装置按照加压方式主要分两种类型，一种是哈氏(hassler)岩石夹持器，它是将岩石放置在一个圆形橡胶套内，在岩石两端分别放置一个具有中心通孔的钢质圆柱形堵头，在堵头的通孔分别接有管线，可使实验流体通过管线流过岩石。橡胶套置于一个圆形钢筒内并与钢筒形成密闭的环形空间，当对环形空间注入高压液体，高压液体的压力作用于橡胶套外壁，可使橡胶套发生变形产生对岩石的径向压力，但是这种类型的夹持器，不能产生轴向压力，因此其测量岩石的物理参数不能真实反映地层受力情况。另外一种是一种岩石性能的检测装置，它是在哈氏夹持器的基础上改进而成，在夹持器的一端增加了轴向加压装置。虽然这种一种岩石性能的检测装置能够对岩石产生轴向压力，但其仍存在有以下一些不足之处：在测量岩石的过程中，每测量一块岩石后，都要对堵头和橡胶套进行清洗，否则残留的岩石颗粒和脏物将造成堵头和橡胶套之间密封不严，从而导致流体泄露；并且，由于轴向加压装置固定在夹持器的一端，而与轴向加压装置相连的堵头随之固定，因此造成装卸样品及清洗困难和清洗不干净缺陷，直接影响测量效果，并且在测量过程中，若样品长度变化很大，则需要借助填充块，造成装卸困难，且导致进出口死体积加大，导致实验误差增加。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的以下问题，现有检测装置的堵头和橡胶套之间密封不严，从而导致流体泄露，并且轴向加压装置和堵头是固定连接，不容易清洗，同时若样品长度变化很大，则需要借助填充块，造成装卸困难，导致实验误差增加，本发明提供了一种岩石性能的检测装置，一种岩石性能的检测装置，其特征在于，包括：筒体、橡胶套、第一定位环和第二定位环、第一锁紧帽和第二锁紧帽，第一封头、第二封头和轴向加压组件，所述橡胶套沿筒体内沿轴向设置，所述橡胶套具有用于容纳待测岩石且轴向贯通的空腔，所述第一定位环和第二定位环位于橡胶套的两端口，所述第一锁紧帽和第二锁紧帽与筒体的两端螺纹连接，所述第一锁紧帽和第二锁紧帽分别与所述第一定位环和第二定位环的侧端相顶抵，所述第一封头和第二封头由所述筒体的外部分别沿轴向贯穿所述第一锁紧帽和第二锁紧帽，所述轴向加压组件套装于所述第一封头的外壁上。

在此基础上，所述橡胶套的外壁与所述筒体内壁之间具有一定间隙形成径向围压空间。

在此基础上，所述第一封头和第二封头伸入至所述橡胶套的空腔中，且分别顶抵于所述待测岩石的两侧端。

在此基础上，所述轴向加压组件包括轴向压力筒体和轴向压力活塞，所述轴向压力筒体固定安装在所述第一锁紧帽外侧，所述轴向压力活塞活动安装于所述轴向压力筒体内，所述轴向压力活塞套装于所述第一封头的外壁上，所述轴向压力活塞能沿所述第一封头的轴向滑动，所述轴向压力活塞通过轴向压力螺帽与所述第一封头相连接，所述第一封头通过所述轴向压力活塞的轴向滑动向所述待测岩石施加轴向压力。

在此基础上，所述第一封头为调节堵头，所述调节堵头包括杆状的第一封头本体和锁紧卡环，在所述第一封头本体上沿轴向连续开设有若干个卡槽，所述锁紧卡环与所述轴向压力螺帽的外侧相连接，并与所述调节堵头的卡槽卡扣连接，所述锁紧卡环是由c形金属环以及连接所述金属环两端的弹簧构成。

在此基础上，所述轴向压力螺帽包括圆环状的帽体，在所述帽体的一侧沿轴向凸设有圆筒状接合部，在所述帽体的另一侧沿轴向设有卡扣部，所述圆筒状接合部插设于所述轴向压力活塞的内壁与所述第一封头本体的外壁之间，所述圆筒状接合部的外壁与所述轴向压力活塞的内壁螺纹连接，所述卡扣部与所述锁紧卡环的侧面开设的凹槽卡扣配合。

在此基础上，在所述筒体的外壁上分别开设有与所述围压空间相连通的径向压力进液孔和径向压力排气孔；在所述轴向压力筒体的外壁上分别开设有与所述轴向压力筒体内部相连通的轴向压力进液孔和轴向压力排气孔。

在此基础上，所述第一定位环和第二定位环均包括基座和截锥状接合部，所述截锥状接合部朝向所述橡胶套凸伸设置，且分别插装于所述橡胶套的两侧端口，所述截锥状接合部的外壁与所述橡胶套的内壁过盈配合。

在此基础上，在所述第一定位环的基座和第二定位环的基座与所述筒体的内壁之间分别设有密封圈。

在此基础上，沿所述第一封头本体轴向开设有贯通该第一封头本体的第一排气孔和第一进液孔，沿所述第二封头轴向开设有贯通该第二封头的第一出液孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的轴向加压组件与径向围压装置相互独立，因此可以实现径向和轴向分别加压，也可以模拟静水压力条件，即轴向和径向用一个压力源同时加压，提高检测精度和检测质量。

2、本发明在待测岩石的两侧分别设置可拆装的堵头，既便于待测岩石的拆装，又可在待测岩石检测完成后，对夹持器内部进行清理时，可将第一封头和第二封头分别拆下再进行清理，提高了整体清洗质量，避免残留的岩石颗粒和脏物造成堵头和胶套之间密封不严，而导致流体泄露现象的发生，并且增加了密封的可靠性。

3、本发明在第二封头与第二锁紧帽之间采用快装接口结构，堵头死体积小，减小了实验误差。并且具有拆卸更换胶套及装卸样品方便，节省时间的优点。

4、本发明安装有可调节长度的第一封头，可根据不同长度样品，快速调节，避免现有技术中由填充块死体积造成的实验误差。

5、本发明整个油水通路密封性能良好，在油水通路上无螺扣连接，避免由于螺扣腐蚀影响装置的密闭性和装卸样品时螺扣对样品的损伤。

附图说明

图1为本发明一种岩石性能的检测装置的剖面结构示意图；

图2为本发明的锁紧卡环(图1中a-a向)的结构示意图；

图3为本发明的轴向压力螺帽的结构示意图。

图中：1、筒体，2、橡胶套，3、第一定位环，31、左基座，32、左截锥状接合部，4、第二定位环，右基座41、右基座，右截锥状接合部42、右截锥状接合部，5、第一锁紧帽，6、第二锁紧帽，61、凹槽部，7、第一封头，71、第一封头本体，72、锁紧卡环，73、卡槽，74、c形金属环，75、弹簧，76、凹槽，77、第一排气孔，78、第一进液孔，8、第二封头，81、凸起部，82、第一出液孔，9、轴向加压组件，91、轴向压力筒体，92、轴向压力活塞，10、待测岩石，11、轴向压力螺帽，12、帽体，13、圆筒状接合部，14、卡扣部，15、径向压力进液孔，16、径向压力排气孔，17、密封圈，18、围压空间，19、密封圈，20、轴向压力容室，21、轴向压力进液孔，22、轴向压力排气孔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，为本发明一种岩石性能的检测装置的剖面结构示意图。如图所示，本发明提出的一种岩石性能的检测装置，包括筒体1、橡胶套2、第一定位环3、第二定位环4、第一锁紧帽5和第二锁紧帽6，还包括第一封头7、第二封头8和用于向橡胶套2内的待测岩石10施加轴向压力的轴向加压组件9。其中，橡胶套2沿轴向设置在筒体1轴向贯通的腔体内，橡胶套2具有轴向贯通的空腔，用于容纳待测岩石10。第一定位环3和第二定位环4分别插设于橡胶套2的两端口处，用于固定橡胶套2的位置。橡胶套2的外壁与筒体1内壁之间具有一定间隙形成径向围压空间18，通过向径向围压空间18内输入压力液体，使得围压空间18径向膨胀，通过橡胶套2将径向压力传递至待测岩石10，实现对待测岩石10施加径向压力的功效。在筒体1的两端侧分别设有第一锁紧帽5和第二锁紧帽6，且第一锁紧帽5和第二锁紧帽6分别与筒体1的边壁螺纹连接，第一锁紧帽5和第二锁紧帽6分别与第一定位环3和第二定位环4的侧端相顶抵，以夹紧第一定位环3和第二定位环4。第一封头7和第二封头8由筒体1的外部分别沿轴向贯穿第一锁紧帽5和第二锁紧帽6，并伸入至橡胶套2的空腔中，且第一锁紧帽5和第二锁紧帽6分别顶抵于待测岩石10的两侧端，从而将待测岩石10沿轴向固定。轴向加压组件9，套装于第一封头7的外壁上，用于向待测岩石10施加轴向压力，该轴向加压组件9包括固设于第一锁紧帽5外侧的轴向压力筒体91和活动安装于轴向压力筒体91内的轴向压力活塞92，轴向压力活塞92套装于第一封头7的外壁上，轴向压力活塞92能沿第一封头7的轴向滑动。轴向压力活塞92通过轴向压力螺帽11与第一封头7相连接，这样使得轴向压力活塞92在外部输入的压力液的作用下沿轴向滑动并驱动第一封头7向待测岩石10施加轴向压力，从而实现对待测岩石10轴向施压。这样，通过向径向围压空间18内输入压力液体，实现了对待测岩石10施加径向压力，而通过轴向加压组件9驱动第一封头7向待测岩石10施加轴向压力，实现了对待测岩石10施加轴向压力，进而实现了对待测岩石10径向和轴向分别加压，也实现了轴向和径向用一个外加压力源同时加压的功效。

并且，第一封头7和第二封头8分别与第一锁紧帽5和第二锁紧帽6可拆装的相连接。这样既便于待测岩石的拆装，又可在待测岩石检测完成后，对夹持器内部进行清理时，将第一封头7和第二封头8分别拆下再进行清理，提高了整体清洗质量，避免残留的岩石颗粒和脏物造成堵头和胶套之间密封不严，而导致流体泄露现象的发生。

作为本发明的一种改进，第一封头7为调节堵头，该调节堵头7包括杆状的第一封头本体71和锁紧卡环72，沿第一封头本体71轴向开设有贯通该第一封头本体71的第一排气孔77和第一进液孔78，在第一封头本体71上沿轴向连续开设有若干个卡槽73，锁紧卡环72与轴向压力螺帽11的外侧相连接，并与调节堵头7的卡槽73卡扣连接，这样轴向压力螺帽11与调节堵头7之间通过锁紧卡环72可拆装地连接在一起，根据待测岩石10的实际长度尺寸，可调整锁紧卡环72与不同位置的卡槽73相配合，达到调节第一封头本体71伸入橡胶套2的空腔内长度的作用，使得本发明可用于测量不同长度的岩石，具有调节范围大，无需加装圆柱垫块的优点。并且，由于锁紧卡环72与第一封头本体71卡接固定，在岩石检测完成后，只需拆下锁紧卡环72，即可将第一封头本体71由夹持器内拔出，具有拆卸方便的优点。

进一步的，请参考图2，为本发明的锁紧卡环的结构示意图。如图2所示，锁紧卡环72是由c形金属环74以及连接金属环两端的弹簧75构成。弹簧75起到拉紧c形金属环74的作用，进一步保证锁紧卡环72与第一封头本体71卡紧固定。

作为本发明一种可选的实施方式，如图3所示，为本发明的轴向压力螺帽的结构示意图。本发明的轴向压力螺帽11包括圆环状的帽体12，在帽体12的一侧沿轴向凸设有圆筒状接合部13，在帽体12的另一侧沿轴向设有卡扣部14，圆筒状接合部13插设于轴向压力活塞92的内壁与第一封头本体71的外壁之间，圆筒状接合部13的外壁与轴向压力活塞92的内壁螺纹连接，使得轴向压力螺帽11与轴向压力活塞92连接在一起并与轴向压力活塞92一起轴向移动。卡扣部14与锁紧卡环72的侧面开设的凹槽76卡扣配合，使得轴向压力螺帽11与锁紧卡环72连接在一起，这样轴向加压组件9通过轴向压力螺帽11和锁紧卡环72将轴向移动产生的压力传递至第一封头本体71，再由第一封头本体71向待测岩石10施加轴向力。

作为本发明一种可选的实施方式，如图1所示，第二封头8与第二锁紧帽6之间采用快装接口结构。具体地讲，在第二封头8设有径向凸起部81，第二锁紧帽6开设径向凹槽部61，第二封头8通过凸起部81和凹槽部61的卡扣配合与所述第二锁紧帽6可拆装地连接在一起，从而实现第二封头8一侧的快速拆装。第二封头8轴向设有贯通该第二封头8的第一出液孔82。在安装时，第二封头8的前部穿过第二定位环4插入橡胶套2内，并抵靠在岩石一端面上，其后部的凸起部81与该第二锁紧帽6相互间为快装接口结构，使得第二锁紧帽6与第二封头8扣合固定，并与筒体1的外壁螺接。第二封头8的快装结构具有方便拆卸，节约空间，减小了下端出液孔的死体积。

进一步的，如图1所示，在筒体1的外壁上分别开设有与围压空间18相连通的径向压力进液孔15和径向压力排气孔16，使得压力液体能够通过径向压力进液孔15进入围压空间18内，围压空间18膨胀，橡胶套径向受压，使得向待测岩石10产生径向压力，同时围压空间18内气体可通过径向压力排气孔16排出，以利于围压空间18膨胀。在轴向压力筒体91的外壁上分别开设有与轴向压力筒体91内部相连通的轴向压力进液孔21和轴向压力排气孔22，使得压力液体能够通过轴向压力进液孔21进入至轴向压力筒体91内部并推动轴向压力活塞沿径向移动，同时轴向压力筒体91内部气体可通过轴向压力排气孔22排出，从而实现驱动第一封头7向待测岩石10施加轴向压力。

进一步的，如图1所示，第一定位环3和第二定位环4分别包括左基座31、右基座41和左截锥状接合部32、右截锥状接合部42，左截锥状接合部32、右截锥状接合部42朝向橡胶套2设置，且分别插装于橡胶套的两侧端口，左截锥状接合部32、右截锥状接合部42的外壁与橡胶套2的内壁过盈配合，这样使得橡胶套2的两端口在第一定位环3和第二定位环4的左截锥状接合部32、右截锥状接合部42抵撑作用下沿径向扩张，使得橡胶套2的外壁两端分别与筒体1的内壁紧密贴合，从而保证了围压空间18的密封性。

进一步的，如图1所示，在第一定位环3的左基座31和第二定位环4的基座右基座41与筒体1的内壁之间分别设有密封圈17，从而进一步保证结构的密封性。该第一定位环3和第二定位环4均为筒状金属环，安装时，该第一定位环3和第二定位环4容设在筒体1内，第一定位环3和第二定位环4的左基座31、右基座41均与筒体1筒壁贴合，第一定位环3和第二定位环4与筒体1间设置密封圈17；左截锥状接合部32、右截锥状接合部42分别插入橡胶套2两端，橡胶套2两端筒壁受其撑持向外扩张，与筒体1内壁贴合，从而在筒体1内壁和橡胶套2外壁间形成密闭的环形径向围压空间18。

进一步的，橡胶套2的空腔为圆柱体形或长方体形或其它适宜的形状，以适用于不同形状的待测岩石10。在本实施例中，空腔的内径为2.5cm或3.8cm，所测量岩石的直径为2.5cm或3.8cm，长度为3～10cm。

在本发明中，轴向压力筒体91为筒状结构，其内侧环设轴向压力活塞92，两者间设有两个密封圈19；该轴向压力筒体91、轴向压力活塞92和两个密封圈19间形成密闭的环形轴向压力容室20；该轴向压力筒体91上设有轴向压力进液孔21将外部的压力泵与该轴向压力容室20连接；该轴向压力筒体91上设有轴向压力排气孔22连通该轴向压力容室20与轴向压力筒体91外部，以保证轴向压力容室20内的气体顺利排出。本发明的轴向压力通过如下过程实现：首先，压力泵启动，油通过轴向压力进液孔21进入轴向压力容室20，轴向压力容室20体积扩大推动轴向压力活塞92沿轴向朝第一锁紧帽6方向移动，并通过螺扣带动轴向压力螺帽11移动，轴向压力螺帽11固定在第一封头7上，从而带动第一封头7向岩石方向移动，由此对岩石施加轴向围压。

本发明在安装时，第一封头本体71的前部穿过轴向压力筒体91、第一锁紧帽5和第一定位环3插入该橡胶套2内；第一封头本体71的前端面抵靠在岩石的一侧端面上；轴向压力螺帽11套设于第一封头本体71外部，轴向压力螺帽11外侧螺纹与该轴向压力活塞92内侧螺纹接合；锁紧卡环72将轴向压力螺帽11固定在第一封头本体71的相应卡槽73位置上，锁紧卡环72可根据待测岩石10的长度尺寸与相应的卡槽73结合，实现第一封头本体71插入段的长度调节功能。本发明设计最大径向围压为70mpa，轴向围压为70mpa，流体压力最大70mpa，可广泛应用于岩石孔隙度、渗透率、相对渗透率，岩石压缩系数，地层敏感性评价实验等。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。