高溫高壓泥頁巖膨脹量測定儀的製作方法
2023-09-21 16:03:30 3
高溫高壓泥頁巖膨脹量測定儀的製作方法
【專利摘要】本發明為一種高溫高壓膨脹量測量儀器，公開涉及鑽井液測試領域，且更特別地，用於評價抑制劑的抑制性能，或者測量固體巖心的膨脹數據，本儀器可以模擬高溫高壓環境。從功能上包括壓力控制系統、溫度控制系統、位移測量裝置和加熱託盤旋轉結構。本發明從操作簡便性和測量準確性方面，對現有技術都做了較大改進，提出了一種功能更完善，操作更方便，測試結果更準確的測試方法，並給出具體實施方案。
【專利說明】高溫高壓泥頁巖膨脹量測定儀
【技術領域】：
[0001] 本發明公開涉及鑽井液測試領域，且更特別地，用於評價抑制劑的抑制性能，或者 測量固體巖心的膨脹數據，本儀器可以模擬高溫高壓環境。
【背景技術】：
[0002] 在石油鑽探過程中，需要使用鑽井液協助鑽進。鑽井液與地下巖石接觸，泥頁巖具 有較強的吸水膨脹性能。本發明中提到的高溫高壓泥頁巖膨脹量測定儀，用於測量巖石的 吸水膨脹參數。有時人們也用泥土或者巖心粉壓製成巖樣，用於模擬實際巖石，作為固體樣 品。通常使用鑽井液作為液體樣品，有時也使用蒸餾水。儀器工作時，固體樣品浸入液體樣 品中，本發明的儀器可以提供高溫高壓環境，模擬井下高溫高壓環境。最終測試結果就是固 體樣品在液體樣品中膨脹多少。向液體樣品中加入不等量的抑制劑，可以抑制固體樣品膨 脹。
[0003] 本發明在使用方式和功能上，都有較大的提高。本發明首次使用可旋轉式託盤結 構，降低儀器高度。採用上螺紋式測試腔安裝方式，測試杯從下往上安裝，改變了傳統的膨 脹量測試杯從上往下安裝的方式，在操作上有很大提高。已有專利CN : 101936705,也是一 種高溫高壓膨脹量測量儀器，本發明與之相比有很大的改進。
[0004] 傳統高溫高壓膨脹量的不足之處在於：
[0005] 操作不方便。用戶需要將測試杯整個提起，放入加熱裝置內進行加熱。通常加熱 杯較重，用戶提起來不方便。
[0006] 測量不準確，傳統的膨脹量測定儀的測試杆沒有導向裝置，在樣品杯裡容易晃動， 導致測量不準確。
[0007] 沒有旋轉式託盤的設計，本發明中的加熱託盤採用旋轉式設計，方便拆卸測試杯， 有效的降低了儀器高度。
【發明內容】
：
[0008] 本發明旨在提供一種高溫高壓膨脹量測量儀器。能夠實現高溫高壓條件下泥頁巖 膨脹量的測量，具有易操作，準確性高，重複性好的特點。
[0009] 為了實現該發明的目的，本發明採用以下技術方案予以實現：
[0010] 一種高溫高壓膨脹量測量設備，包括壓力控制系統、溫度控制系統、位移測量裝置 和加熱託盤旋轉結構；
[0011] 壓力控制系統包括壓力調節閥（9)、加壓孔（20)、壓力釋放孔（19)和壓力表（7); 溫度控制系統包括加熱套（11)、加熱套上蓋（21)、加熱套下蓋（18)、加熱套外壁（22)、加熱 套內壁（24)、加熱套保溫材料（23)、溫控器（1)、溫度傳感器（10)、溫度傳感器安裝孔（15)、 凹槽式散熱器（4)和加熱開關（3);位移測量系統包括位移傳感器（2)、測試杆及導向結構 (16)、顯示器（8)、上螺紋式固體樣品容器（17)和上螺紋式承壓杯（5);加熱託盤旋轉結構 包括加熱套託盤（12)、長導向柱（6)、短導向柱（13)和底盤（14)，加熱託盤（12)可以上下 移動，並且移動到底部時可以旋轉。
[0012] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述壓力控制系統，包含一段 垂直向上的冷凝管，高溫水蒸氣和其他液體在冷凝管內壁凝結成水滴，回流到測試腔中，高 壓氣體則沿測試管流到壓力釋放閥，排放到大氣中。以這種方式實現氣體和液體的分離。
[0013] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述位移傳感器（2)，採用非接 觸式磁傳遞傳感器，傳感器在壓力容器外，能夠測量在壓力容器內上下移動的測試杆的位 移。避免傳感器受到高壓水蒸氣的影響。
[0014] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述上螺紋式固體樣品容器 (17)，固體樣品24放在容器（17)底部，測試杆位於固體樣品上部，並且測試杆位於容器 (17)內部，容器（17)上部帶有螺紋，向上旋轉安裝在凹槽式散熱器（4)的下方。
[0015] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述上螺紋式承壓杯（5)，上部 帶有螺紋，並且有密封圈，向上旋轉安裝在凹槽式散熱器（4)的下方，上螺紋式固體樣品容 器（17)位於承壓杯（5)內部。
[0016] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述加熱套（11)是空心式圓 柱形桶裝結構。電熱加熱套安裝在加熱套內部，內部填充保溫材料（23)，起到保溫作用。
[0017] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述加熱套上蓋（21)、加熱套 下蓋（18)和加熱套外壁（22)，均採用聚四氟乙烯材料，使加熱套外部溫度不高，避免人員 燙傷。
[0018] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述加熱託盤旋轉結構，加熱 套託盤（12)可以上下移動，是通過短導向柱（13)和長導向柱（6)的導向作用，其中短導向 柱（13)短一些，加熱託盤移動到底部後，可以繞長導向柱（6)旋轉。
[0019] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述溫度傳感器（15)，從上到 下插入到上螺紋式固體樣品容器（17)外部，上螺紋式承壓杯（5)內部，用於測量承壓杯（5) 內部的液體的溫度。
【專利附圖】
【附圖說明】：
[0020] 圖1是高溫高壓膨脹量測定儀整機結構示意圖。
[0021] 圖2是測試杯結構示意圖。
[0022] 其中：溫控器1、位移傳感器2、加熱開關3、凹槽式散熱器4、上螺紋式承壓杯5、長 導向柱6、壓力表7、顯示器8、壓力調節閥9、溫度傳感器10、加熱套11、加熱套託盤12、短導 向柱13、底盤14、溫度傳感器安裝孔15、測試杆及導向結構16、上螺紋式固體樣品容器17、 加熱套下蓋18、壓力釋放孔19、加壓孔20、加熱套上蓋21、加熱套外壁22、加熱套保溫材料 23、加熱套內壁24。
【具體實施方式】：
[0023] 本發明的描述是參照附圖進行的，其中顯示了優選實施例。然而，多種不同的實施 例可被使用，因而所述描述不應當被作為對於這裡所描述實施例的限制。進一步地，這些實 施例被提供以至於所述公開將全面並完整。相同數字始終代相同的元件。
[0024] 現在將進行關於圖1和圖2的簡要描述，圖1展示了一款兩聯測試儀器的三維透 視圖，底座14和支撐杆6作為儀器的支撐組件，當前圖中所示，加熱套11處於上端，上螺紋 式承壓杯5處於加熱套內部，加熱套可以給上螺紋式承壓杯5加熱。圖2展示了加熱套11 和測試杯內部細節圖。如圖2所示，加熱套11是空心環形桶裝結構，由上蓋21、下蓋18、內 壁24和外壁22組成，內部有電加熱裝置和保溫材料23。上螺紋式承壓杯5內部裝有液體測 試樣品，高壓氣體通過壓力調節裝置9,調節成實驗所需要的壓力，壓力表7顯示當前壓力， 這個經過調節後的高壓氣體，通過氣體加壓孔20注入到承壓杯5內部，承壓杯5內部有一 定的高壓環境。溫度傳感器通過溫度傳感器孔15插入到上螺紋式承壓杯5底部，與液體樣 品接觸，通過加熱套11給承壓杯5加熱，產生高溫，溫度顯示與控制是通過溫控器1完成。 因此承壓杯5內部是高溫高壓環境。固體樣品放置在上螺紋式固體樣品容器17底部，實驗 開始後，固體樣品會與液體接觸，產生膨脹或者收縮效應，推動測試杆導向結構16向上或 者向下移動。位移測量系統通過位移傳感器2可以測量出測試杆導向結構16向上或者向 下的位移變化量，這個位移的變化就是實驗要測得的數據。
[0025] 加熱套11和加熱套託盤12可以沿著長導向柱6和短導向柱13滑下，當加熱套託 盤處於較高位置的時候，有長導向柱6和短導向柱13兩根導向杆，加熱套託盤12無法旋 轉。當加熱套託盤12下降到底部後，由於短導向柱13短一些，所以只剩下另一根長導向柱 6作為導向杆，加熱套託盤12可以帶著加熱套繞長導向柱6旋轉。加熱套11和加熱套託盤 12旋轉離開中心位置後，上螺紋式承壓杯5即可向下旋轉，離開凹槽式散熱器4。向下移除 上螺紋式承壓杯5之後，可以旋轉上螺紋式固體樣品容器17,向下移除該容器，取出固體樣 品。
[0026] 另一方面，還有加熱開關3、顯示器8和溫度傳感器10等其他通用組件，作為組成 該儀器必不可少的配件，在儀器功能的實現方面起到輔助作用。
[0027] 從前述的描述和相關附圖所呈現的教導中受益的本領域技術人員能想到多種修 改和其他實施例。因此，應當理解多種修改和實施例已被包含在所附權利要求的範圍中。
【權利要求】
1. 一種高溫高壓膨脹量測量設備，包括壓力控制系統、溫度控制系統、位移測量裝置和 加熱託盤旋轉結構； 壓力控制系統包括壓力調節閥（9)、加壓孔（20)、壓力釋放孔（19)和壓力表（7);溫度 控制系統包括加熱套（11)、加熱套上蓋（21)、加熱套下蓋（18)、加熱套外壁（22)、加熱套 內壁（24)、加熱套保溫材料（23)、溫控器（1)、溫度傳感器（10)、溫度傳感器安裝孔（15)、 凹槽式散熱器（4)和加熱開關（3);位移測量系統包括位移傳感器（2)、測試杆及導向結構 (16)、顯示器（8)、上螺紋式固體樣品容器（17)和上螺紋式承壓杯（5);加熱託盤旋轉結構 包括加熱套託盤（12)、長導向柱（6)、短導向柱（13)和底盤（14)，加熱託盤（12)可以上下 移動，並且移動到底部時可以旋轉。
2. 根據權利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述壓力控制系統， 壓力釋放孔（19)向上包含一段垂直向上的冷凝管。
3. 根據權利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述位移傳感器（2)， 採用非接觸式磁傳遞傳感器。
4. 根據權利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述上螺紋式固體樣 品容器（17)，上部帶有螺紋，向上旋轉安裝在凹槽式散熱器（4)下方。
5. 根據權利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述上螺紋式承壓杯 (5)，上部帶有螺紋，並且有密封圈，向上旋轉安裝在凹槽式散熱器（4)下方。
6. 根據權利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述加熱套（11)是空 心式圓柱形桶裝結構，內部填充加熱套保溫材料（23)。
7. 根據權利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述加熱套上蓋 (21)、加熱套下蓋（18)和加熱套外壁（22)，均採用聚四氟乙烯材質。
8. 根據權利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述加熱託盤旋轉結 構，加熱套託盤（12)可以上下移動，是通過短導向柱（13)和長導向柱（6)的導向作用，其 中短導向柱（13)短一些，加熱託盤移動到底部後，可以繞長導向柱（6)旋轉。
9. 根據權利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設備，其特徵在於所述溫度傳感器 (15)，從上到下插入到上螺紋式固體樣品容器（17)外部，上螺紋式承壓杯（5)內部，用於測 量上螺紋式承壓杯（5)內部的溫度。
【文檔編號】G01B21/02GK104089596SQ201410334803
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】趙建剛, 王琪, 陳延濱, 楊銳, 韓天夫, 石凱, 吳迪, 孫鵬, 李偉, 許雲博, 張曉翼, 李慧想, 魏瑞, 程靖格, 李進, 李梅楠 申請人:北京探礦工程研究所, 趙建剛, 王琪