專利名稱：一種巖心夾持器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油能源工程領(lǐng)域，特別是一種巖心夾持器。
背景技術(shù)：
在石油能源工程領(lǐng)域，由于核磁共振檢測的無損特性，在不破壞物質(zhì)結(jié)構(gòu)就能通過弛豫時間圖譜數(shù)據(jù)，分析出物質(zhì)的組分；通過核磁共振成像系統(tǒng)，可能物質(zhì)進(jìn)行無損、非侵入成像分析；還可應(yīng)用核磁共振系統(tǒng)進(jìn)行儲層巖心的常規(guī)參數(shù)(例如滲透率、孔隙度、飽和度等)實(shí)驗。由于核磁共振具有無損、快速、準(zhǔn)確和重復(fù)性好等特征，并可實(shí)現(xiàn)其它常規(guī)檢測分析方法無法實(shí)現(xiàn)的功能，成為一種被國際認(rèn)可的檢測技術(shù)。隨著核磁共振應(yīng)用的發(fā)展，結(jié)合工程實(shí)驗需求，能夠模擬地層壓力環(huán)境下的在線式驅(qū)替滲流檢測需求越來越受到業(yè)界的關(guān)注。因此，對能夠配套核磁共振系統(tǒng)的巖心加持裝置提出了極為苛刻的要求，特別是核磁共振系統(tǒng)本身對鐵磁性材料的敏感，以及常規(guī)材料在核磁共振系統(tǒng)中的基底信號會對所測量巖心樣品產(chǎn)生干擾等問題。而且在使用核磁共振的過程過程中，使用的巖心夾持裝置的溫度變化會對核磁共振的探頭線圈造成干擾，影響基于永磁體的低場核磁共振成像分析系統(tǒng)的成像操作。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的巖心夾持器不能避免高壓狀態(tài)下巖心夾持器的溫度變化對核磁共振探頭線圈產(chǎn)生的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種巖心夾持器，該巖心夾持器能避免高壓狀態(tài)下巖心夾持器的溫度變化對核磁共振探頭線圈產(chǎn)生的干擾。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種巖心夾持器，所述巖心夾持器包括筒體、樣品管、固定堵頭、可調(diào)堵頭、保溫套管、頂端密封蓋，其中，筒體內(nèi)有由上階部和下階部形成的圍壓腔，圍壓腔內(nèi)放置樣品管，筒體外套有保溫套管；其中，筒體底端的下階部有螺紋，與固定堵頭的螺紋相配合，將筒體底端密封，筒體頂端的上階部有螺紋，與頂端密封蓋和可調(diào)堵頭相互配合，將筒體頂部密封；樣品管，置于筒體的圍壓腔內(nèi)，用于放置實(shí)驗樣品，外壁有螺旋槽，與筒體內(nèi)壁貼合后，在圍壓腔內(nèi)有形成用于驅(qū)替流體通過的螺旋通道；固定堵頭，通過螺紋與筒體頂端的上階部的螺紋緊密連接，將筒體底部密封；內(nèi)部有用于驅(qū)替流體流通的驅(qū)替流體通道和用于圍壓流體通過的圍壓流體通道；其中，驅(qū)替流體通道的一端是驅(qū)替壓力進(jìn)出口，另一端在樣品管內(nèi)；圍壓流體通道的一端是圍壓進(jìn)出口， 另一端在圍壓腔內(nèi)；頂端密封蓋中心環(huán)空，通過外側(cè)螺紋與筒體緊密連接，卡在上階部的突起處，通過中心環(huán)空處的內(nèi)側(cè)螺紋與可調(diào)堵頭緊密連接，將筒體頂端密封；可調(diào)堵頭，穿過頂端密封蓋中心環(huán)空，通過螺紋與頂端密封蓋的內(nèi)側(cè)螺紋緊密結(jié)合，使筒體頂部密封；內(nèi)部有用于驅(qū)替流體流通的驅(qū)替流體通道和用于圍壓流體通過的圍壓流體通道；其中，驅(qū)替流體通道的一端是驅(qū)替壓力進(jìn)出口，另一端在樣品管內(nèi)；圍壓流體通道的一端是圍壓進(jìn)出口，另一端在圍壓腔內(nèi)；保溫套管，由真空杜瓦管套構(gòu)成，套在筒體外側(cè)，與筒體緊密結(jié)合。綜上所述，本發(fā)明提供的巖心夾持器避免了以往高壓狀態(tài)下巖心夾持器的溫度變化對核磁共振探頭線圈產(chǎn)生嚴(yán)重干擾的瓶頸，巧妙利用保溫隔熱結(jié)構(gòu)，對巖心夾持器本身熱量傳導(dǎo)進(jìn)行有效阻隔，從而防止溫度變化對探頭線圈甚至整個磁體產(chǎn)生的干擾，更加適用于基于永磁體的低場核磁共振成像分析系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明中具體實(shí)施例中的一種巖心夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中一種具體實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明中具體實(shí)施例中的一種巖心夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示，所述巖心夾持器包括筒體9、樣品管7、固定堵頭14、可調(diào)堵頭3、保溫套管8、頂端密封蓋4，其中，在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，所述筒體9由工程塑料制成，筒體9內(nèi)有由上階部15 和下階部16形成的圍壓腔10，圍壓腔10內(nèi)放置樣品管7，筒體9外側(cè)套有保溫套管8 ；其中，筒體9底端的下階部16有螺紋，與固定堵頭14的螺紋相配合，并使用ο型密封圈503將筒體底端密封，在實(shí)驗中筒體9的底端一直保持密封狀態(tài)。所述筒體9的耐壓能達(dá)到22Mpa。樣品管7由全氟橡膠或全氟塑料制成，用于放置實(shí)驗樣品13，置于筒體9的圍壓腔10內(nèi)，樣品管7的外壁有螺旋槽，與筒體9的內(nèi)壁貼合后，在圍壓腔10內(nèi)有形成用于驅(qū)替流體通過的螺旋通道，所述螺旋通道用于在圍壓腔10內(nèi)注入圍壓流體后，圍壓流體可以盤旋通過圍壓腔10，從而可以更加充分有效的對放置在樣品管7內(nèi)的實(shí)驗樣品進(jìn)行加熱或者冷卻操作。所述樣品管7可以容納之間為25mm，長度為60mm尺寸的巖心、煤樣或者天然沉積層樣品進(jìn)行核磁共振系統(tǒng)成像檢測。固定堵頭14由工程塑料制成，通過螺紋與筒體9底端的下階部16的螺紋緊密連接，將筒體9的底部密封；固定堵頭14內(nèi)部有用于驅(qū)替流體流通的驅(qū)替流體通道和用于圍壓流體通過的圍壓流體通道；其中，驅(qū)替流體通道的一端是驅(qū)替壓力進(jìn)出口 102，另一端在樣品管內(nèi)；圍壓流體通道的一端是圍壓進(jìn)出口 202，另一端在圍壓腔內(nèi)；其中，在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，所述驅(qū)替壓力進(jìn)出口 102位于固定堵頭14頂面的正中心，所述圍壓進(jìn)出口 202圍壓固定堵頭14的側(cè)面，所述驅(qū)替流體通道、圍壓流體通道互不干擾。頂端密封蓋4中心環(huán)空，通過外側(cè)螺紋與筒體9緊密連接，卡在上階部15的突起處，并使用ο型密封圈501進(jìn)行密封?？烧{(diào)堵頭3，穿過頂端密封蓋4的中心環(huán)空，在頂端密封蓋4固定的情況下，可調(diào)堵頭3能在頂端密封蓋4的中心環(huán)空處滑動，調(diào)整可調(diào)堵頭進(jìn)入樣品管7的深度，在本發(fā)明的一種實(shí)施例中所述可調(diào)堵頭的調(diào)整范圍在2cm 6cm。如果在實(shí)驗樣品13體積比較小的時候，超出了可調(diào)堵頭3的調(diào)整范圍，則在固定堵頭和可調(diào)堵頭的端面上放置相應(yīng)厚度的堵頭墊片11，所述堵頭墊片11中心有與驅(qū)替流體通道重合的中心通道，堵頭墊片11的兩個端面上都有與所述中心通道相通的環(huán)形刻槽。在保證密封效果的前提下，保證固定堵頭14或可調(diào)堵頭3的端面與巖心樣品的密切接觸，從而定位樣品，有利于圍壓的施加。所述可調(diào)堵頭3通過螺紋與頂端密封蓋4的內(nèi)側(cè)螺紋緊密結(jié)合，使筒體頂部密封； 內(nèi)部有用于驅(qū)替流體流通的驅(qū)替流體通道和用于圍壓流體通過的圍壓流體通道；驅(qū)替流體通道的一端是驅(qū)替壓力進(jìn)出口 101，另一端在樣品管內(nèi)；圍壓流體通道的一端是圍壓進(jìn)出口 201，另一端在圍壓腔10內(nèi)；其中，在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，所述驅(qū)替壓力進(jìn)出口 101 位于可調(diào)堵頭3頂面的正中心，所述圍壓進(jìn)出口 201位于可調(diào)堵頭3的側(cè)面，所述驅(qū)替流體通道、圍壓流體通道互不干擾。所述可調(diào)堵頭3、固定堵頭14上的驅(qū)替壓力進(jìn)出口與驅(qū)替壓力系統(tǒng)相連用于驅(qū)替壓力的控制調(diào)節(jié)，圍壓進(jìn)出口與圍壓控制系統(tǒng)相連作為控制樣品加熱、冷卻的流體進(jìn)出口， 即該流體通過溫度與壓力的雙重控制，起到圍壓大小調(diào)節(jié)以及溫度控制的作用。所述可調(diào)堵頭3、固定堵頭14靠近樣品管一側(cè)的端面上都有與驅(qū)替流體通道相連通的環(huán)形刻槽，在圍壓的配合下，驅(qū)替流體即可認(rèn)為從樣品的軸向端面同時施壓，從而更加真實(shí)的模擬地下環(huán)境。保溫套管8，由真空杜瓦管套構(gòu)成，套在筒體9外側(cè)，與筒體9緊密結(jié)合。在使用本發(fā)明的巖心夾持器進(jìn)行核磁共振實(shí)驗時，在保溫套管8的外側(cè)套上核磁共振線圈6。所述保溫套管8能夠防止筒體內(nèi)外溫度的傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)夾持器的溫度恒定，同時避免筒體內(nèi)溫度的變化對核磁線圈的干擾。對于非完整形態(tài)的樣品，例如砂土、煤渣、巖屑或天然沉積物，為避免碎屑堵塞驅(qū)替進(jìn)出口，在樣品兩端墊上過濾網(wǎng)12，所述過濾網(wǎng)12有工程塑料制成。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，所述巖心夾持器的筒體、固定堵頭、頂端密封蓋、可調(diào)堵頭、堵頭墊片、過濾網(wǎng)使用工程塑料制成；所述樣品管由全氟塑料或者全氟橡膠制成。所述工程塑料由聚酰亞胺和碳纖維按照一定比例混合制成，在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中所述工程塑料由70%聚酰亞胺和30%碳纖維構(gòu)成。圖2是本發(fā)明中一種具體實(shí)施例的示意圖；如圖2所述，其中巖心夾持器301放置在探頭線圈302中。首先，測量待測樣品13的軸向尺寸，根據(jù)其與樣品管7的長度，在樣品13的前后端分別放置一塊合適的堵頭墊塊11，將固定堵頭14也插入樣品管7中，將此連接體從筒體 9的后端裝配在所述的巖心夾持器中，使得筒體底部密封；隨后將頂端密封蓋4裝配在夾持器的頂部，通過螺紋旋緊，卡在筒體內(nèi)部上階部的突起處；而后緩慢旋入可調(diào)堵頭3，直到可調(diào)堵頭3的端面碰觸到堵頭墊塊11的端面為止；需要將保溫套管8輕輕套在筒體9外側(cè)，完成后裝配成巖心夾持器301。將裝配好的巖心夾持器301放入探頭線圈302中，再將流體溫度控制系統(tǒng)306、自動圍壓控制系統(tǒng)307分別與固定堵頭14的圍壓進(jìn)出口 202以及可調(diào)堵頭3的圍壓進(jìn)出口 201相連；驅(qū)替壓力控制系統(tǒng)305與固定堵頭14的驅(qū)替壓力進(jìn)出口 102以及可調(diào)堵頭3的驅(qū)替壓力進(jìn)出口 101相連。
這樣，巖心夾持器中的圍壓和溫度便由流體溫度控制系統(tǒng)306、自動圍壓控制系統(tǒng) 307來控制；樣品管7中的驅(qū)替流體壓力由驅(qū)替壓力控制系統(tǒng)305控制。其中，核磁共振模塊308分別與探頭線圈302、梯度303、磁體304相連。綜上所述，本發(fā)明中提供的一種巖心夾持器，通過使用工程塑料做主體，憑借其無核磁信號、易于加工、耐高溫、抗腐蝕性好等優(yōu)勢，排除夾持器本身對磁場的干擾以及其基底信號對測量結(jié)果的影響；在圍壓腔內(nèi)形成螺旋通道，在堵頭端面刻有環(huán)形刻槽，使得所述巖心夾持器能更加真實(shí)的模擬地下環(huán)境；為了防止樣品中的碎屑堵塞堵頭中的通道，樣品與堵頭之間放置過濾網(wǎng)；為了防止溫度的干擾，在筒體和核磁共振線圈之間增加真空的杜瓦管套。本發(fā)明中提供的一種巖心夾持器，可用于巖心、煤樣以及天然沉積層樣品在高溫或者低溫狀態(tài)下的高壓驅(qū)替核磁共振成像檢測實(shí)驗，且完全避免了以往高溫高壓狀態(tài)下巖心夾持器的溫度變化對核磁共振探頭線圈產(chǎn)生的嚴(yán)重干擾，更加有利于模擬地層條件下測量樣品的物性參數(shù)以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種巖心夾持器，其特征在于，該巖心夾持器包括筒體、樣品管、固定堵頭、可調(diào)堵頭、保溫套管、頂端密封蓋，其中，筒體內(nèi)有由上階部和下階部形成的圍壓腔，圍壓腔內(nèi)放置樣品管，筒體外側(cè)套有保溫套管；其中，筒體底端的下階部有螺紋，與固定堵頭的螺紋相配合，將筒體底端密封，筒體頂端的上階部有螺紋，與頂端密封蓋和可調(diào)堵頭相互配合，將筒體頂部密封；樣品管，置于筒體的圍壓腔內(nèi)，用于放置實(shí)驗樣品，外壁有螺旋槽，與筒體內(nèi)壁貼合后， 在圍壓腔內(nèi)有形成用于驅(qū)替流體通過的螺旋通道；固定堵頭，通過螺紋與筒體頂端的上階部的螺紋緊密連接，將筒體底部密封；內(nèi)部有用于驅(qū)替流體流通的驅(qū)替流體通道和用于圍壓流體通過的圍壓流體通道；其中，驅(qū)替流體通道的一端是驅(qū)替壓力進(jìn)出口，另一端在樣品管內(nèi)；圍壓流體通道的一端是圍壓進(jìn)出口，另一端在圍壓腔內(nèi)；頂端密封蓋中心環(huán)空，通過外側(cè)螺紋與筒體緊密連接，卡在上階部的突起處，通過中心環(huán)空處的內(nèi)側(cè)螺紋與可調(diào)堵頭緊密連接，將筒體頂端密封；可調(diào)堵頭穿過頂端密封蓋中心環(huán)空，通過螺紋與頂端密封蓋的內(nèi)側(cè)螺紋緊密結(jié)合，使筒體頂部密封；內(nèi)部有用于驅(qū)替流體流通的驅(qū)替流體通道和用于圍壓流體通過的圍壓流體通道；其中，驅(qū)替流體通道的一端是驅(qū)替壓力進(jìn)出口，另一端在樣品管內(nèi)；圍壓流體通道的一端是圍壓進(jìn)出口，另一端在圍壓腔內(nèi)；保溫套管，由真空杜瓦管套構(gòu)成，套在筒體外側(cè)，與筒體緊密結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心夾持器，其特征在于，所述固定堵頭的端面上有與驅(qū)替流體通道連通的環(huán)形刻槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心夾持器，其特征在于，所述可調(diào)堵頭的端面上刻有與驅(qū)替流體通道連通的環(huán)形刻槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心夾持器，其特征在于，所述巖心夾持器進(jìn)一步包括多組堵頭墊片；其中，所述堵頭墊片，用于放置在可調(diào)堵頭與樣品之間以及固定堵頭與樣品之間，中心有與可調(diào)堵頭、固定堵頭的驅(qū)替流體通道相重合的中心通道；堵頭端片兩個端面上都有與所述中心通道連通的環(huán)形刻槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心夾持器，其特征在于，所述巖心夾持器進(jìn)一步包括過濾網(wǎng)，放置在堵頭墊片靠近樣品的一側(cè)，用于防止樣品碎屑堵塞驅(qū)替流體通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心夾持器，其特征在于，所述可調(diào)堵頭頂部有螺紋，通過頂部螺紋旋進(jìn)頂端密封蓋的中心環(huán)空后；所述可調(diào)堵頭能在頂端密封蓋的中心環(huán)空內(nèi)滑動， 調(diào)整可調(diào)堵頭進(jìn)入樣品管的深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2 6任一項所述的巖心夾持器，其特征在于，所述巖心夾持器各部件的結(jié)合部位使用ο型密封圈進(jìn)行密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的巖心夾持器，其特征在于，所述巖心夾持器的筒體、固定堵頭、頂端密封蓋、可調(diào)堵頭、堵頭墊片、過濾網(wǎng)使用工程塑料制成；所述樣品管由全氟塑料或者全氟橡膠制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的巖心夾持器，其特征在于，所述工程塑料由聚酰亞胺和碳纖維按一定比例混合制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的巖心夾持器，其特征在于，所述工程塑料由70%的聚酰亞胺和30%的碳纖維混合制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種巖心夾持器，該巖心夾持器包括筒體、樣品管、固定堵頭、可調(diào)堵頭、保溫套管、頂端密封蓋，其中，筒體由工程塑料制成，筒體內(nèi)有用于放置樣品管的圍壓腔，筒體外套有保溫套管；筒體底端的下階部有螺紋，與固定堵頭的螺紋相配合，將筒體底端密封，筒體頂端的上階部有螺紋，與頂端密封蓋和可調(diào)堵頭相互配合，將筒體頂部密封；其中，固定堵頭和可調(diào)堵頭內(nèi)都有用于驅(qū)替流體流通的通道和用于圍壓流體流通的通道；該巖心夾持器能避免高溫高壓狀態(tài)下巖心夾持器的溫度變化對核磁共振探頭線圈產(chǎn)生的嚴(yán)重干擾。
文檔編號G01N15/08GK102288629SQ201110184670
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者俞文文, 劉利榮, 張英力, 彭宏釗, 成前輝, 梁為, 胡雄, 魏振吉 申請人:中聯(lián)煤層氣國家工程研究中心有限責(zé)任公司, 蘇州紐邁電子科技有限公司