一種用於分析石油巖樣的真空離心機的製作方法

2023-07-29 21:58:56

專利名稱：一種用於分析石油巖樣的真空離心機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及巖心分析領域，尤其涉及一種測量巖樣的毛管壓力數據的設備及方法。
背景技術：
石油資源在國計民生中佔有極其重要的位置，是社會發展和人類生存不可缺少的資源。隨著工業的迅速發展、人口的增長和人民生活水平的提高，能源短缺已成為世界性問題，能源安全受到越來越多國家的重視。目前，在油田勘探和開發中，必須要對取樣的巖心進行分析才能提供理論依據，而在巖心分析中，最重要的巖心分析項目之一就是測量巖樣的毛管壓力數據。當互不相溶的兩相流體在巖石孔隙內互相接觸時，流體之間分界面上兩側流體的壓力是不相等的，其壓力差就定義為毛管壓力。測定巖心毛管壓力曲線所依靠的方法主要是壓汞法、隔板法、離心機法。其中離心測量方法將一圓柱狀的小巖樣洗淨烘乾後，抽真空使巖樣飽和鹽水，稱重確定其飽和鹽水的重量，然後把飽和鹽水後的巖樣置於特製的離心機盒內(巖樣盒)，巖樣浸入油相中。 巖樣盒在離心力的作用下，巖樣中的水被油驅替出來，等量(等體積)的油進入巖樣中，按轉速從低到高，測量並記錄各個轉速下的巖樣排出的水量。當再提高離心機的轉速時，巖樣排出的水量基本上不變為止，實驗測量結果可以獲得一系列的離心機轉速及其對應的巖樣排出的水量，按此就可以測量出巖樣的毛管壓力曲線。巖樣的離心試驗採用的最佳形式是帶甩平式轉子的離心機，但目前國內外甩平式轉子極限轉速是每分鐘10000轉，導致離心機的離心轉子能產生的油水驅替壓力達不到最高要求，比如測定緻密性的火山巖含油量時，因為離心力不夠，導致油水驅替試驗中被驅替物的殘餘量過高，測量的準確度大大降低。因此研究出能產生更大驅替壓力的離心機，適合測量更多品種範圍的巖樣，減少被驅替物的殘餘量，使得試驗數據更加準確。為油田開採提供更加準確的理論依據，更好的服務於能源開發，成為當前急需解決的課題。加大離心力的方法有兩種第一，增大轉子(即離心吊籃)的旋轉半徑；第二，提高轉速。如果只增大離心機轉子的旋轉半徑離心機的體積將會增大，不如增高轉速來提高離心力，提高更直接。但是提高轉速或增大轉子旋轉半徑必然對安全性要求更高，轉子和吊籃必須具有足夠的強度，離心機外殼用足夠厚的鋼板和離心機良好的減震系統.。同時轉子轉速增高后，當轉速超過4000r/min時，空氣與旋轉的轉軸之間的摩擦生熱成為嚴重的問題。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能夠大幅提高離心速度，並且能夠有效避震且減少熱量產生的離心機。[0011]為了達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種用於分析石油巖樣的真空離心機，包括機架、離心機腔體、離心機蓋板、轉軸、 轉子、密封減震裝置、電機以及用於對離心機腔體抽真空的真空裝置；所述離心機腔體安裝於機架上，所述離心機蓋板活動連接於所述離心機腔體上， 所述電機吊裝與所述離心機腔體上，且電機轉軸伸入離心機腔體，帶動轉子轉動，所述轉軸和離心機腔體通過密封減震裝置連接。進一步地，所述轉子外端設有銷軸及銷軸孔，巖樣盒通過銷軸孔活動安裝於所述銷軸上。進一步地，所述巖樣盒包括盒體，設於盒體中的巖樣室，設置於盒體底部的容積室，設置於巖樣室和容積室之間的過濾網，還包括蓋子，所述蓋子與盒體間設有密封圈，所述蓋子上還設有注液孔。進一步地，所述密封減震裝置包括用於承載轉軸的軸承座、設置於軸承座與轉軸之間的U型密封圈，所述U型密封圈內設有向外施加力的U型彈性部件，所述密封圈外表面塗有真空潤滑脂，當所述離心機腔體抽真空時，所述密封圈受力與所述軸承座內表面及轉軸外表面緊密貼合。進一步地，所述軸承座和離心機腔體的底面填充有密封填料。進一步地，所述電機通過電機支架固定安裝在託盤上，所述託盤通過橡膠減震塊吊裝於所述離心機腔體上。進一步地，所述離心機腔體和機架之間設置有緩衝震動的減震橡膠座。進一步地，所述離心機腔體上設有滑槽、凹槽以及密封圈，所述離心機蓋板設置於所述滑槽中，所述離心機蓋板通過滑槽滑動至閉合位置時，設置於所述離心機蓋板上的滾輪落入所述凹槽並下移與所述密封圈緊密貼合。進一步地，還包括用於顯示、輸入輸出控制參數的控制顯示裝置，該裝置包括用於控制轉速的速度控制系統以及用於限制轉速過快的過速保護系統。本實用新型的優點及有益效果本實用新型提供的一種離心機，採用真空結構，能夠避免因與空氣摩擦而產生過多的熱量，同時設計由離心機密封減震裝置，能夠在離心機高速旋轉的情況下保持離心機的穩定。通過真空結構設計以及密封減震裝置，能夠有效突破目前常用的甩平式轉子離心機的極限轉速，能夠達到12000轉以上的轉速，可以順利完成各種巖樣的油水驅替試驗，並可應用於諸如醫學分析試驗等領域。

圖I為本實用新型提供的一種用於分析石油巖樣的真空離心機的結構示意圖；圖2為本實用新型提供的一種用於分析石油巖樣的真空離心機的俯視圖；圖3為本實用新型提供的一種用於分析石油巖樣的真空離心機的巖樣盒結構示意圖；圖4為本實用新型提供的一種用於分析石油巖樣的真空離心機的轉子結構示意圖。附圖標記說明[0029]I…..機架；[0030]2…. 離心機腔體；[0031]3.... 離心機蓋板；[0032]4.… 轉軸;[0033]5…. 轉子;[0034]6.… 電機;[0035]7…. 真空泵；[0036]8.... 真空表；[0037]9.... 軸承座；[0038]lO-…U型密封圈；[0039]ll—…U型彈性部件；[0040]⑵..…密封填料；[0041]川……擋板；[0042]14-…巖樣盒；[0043]比……託盤；[0044]16 —…電機支架；[0045]丄了……橡膠連接件；[0046]18 —…橡I父減塊；[0047]19 —…橡膠密封圈；[0048]20...…凹槽；[0049]21...…拉手槽；[0050]22……銷軸；[0051]23……盒體；[0052]24...…巖樣室；[0053]25……容積室；[0054]26...…過濾網；[0055]27……蓋子；[0056]28...…密封圈；[0057]29...…注液孔。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。請參考圖1，一種用於分析石油巖樣的真空離心機，包括機架I、離心機腔體2、離心機蓋板3、轉軸4、轉子5、巖樣盒14、密封減震裝置、電機6 (調速直流電機)、真空裝置、控制顯示裝置。所述的離心機腔體2安裝在機架I上，離心機蓋板3設計為可移動式，通過橡膠密封圈19可密封離心機腔體2，所述電機6通過橡膠連接件17吊裝在離心機腔體2上，並且電機轉軸4伸入離心機腔體2，帶動轉子5旋轉，所述的巖樣盒14通過銷軸孔掛在轉子5的銷軸22上，轉軸4和離心機腔體2通過密封減震裝置連接，本實用新型提供的離心機還安裝了真空裝置，通過真空泵7對離心機腔體2抽真空，所述的控制顯示裝置用來開關機、設置轉速、顯示轉速、溫度。離心機腔體2和離心機蓋板3用足夠厚的鋼板(3mm)製成，由於離心機腔體2內需要高度真空，電機6驅動軸伸入離心機腔體2內，高速旋轉的電機3和離心機腔體2的密封裝置，不但要起到保持一定真空度的作用，而且還要求達到減震功能，本實用新型提供的密封減震裝置採用柔性連接，包括一個電機驅動轉軸4，具有外圓柱表面，其表面粗糙度小於O. I微米,轉軸4 一端和電機6主軸相連,一端伸入離心機腔體2內，轉軸4和軸承座 9之間安裝有上下2個軸承，中間安裝有一個U型密封圈10，它由密封材料和一個U型彈性部件11 (彈簧)組成，所U型述密封圈10的密封唇安裝方向沿轉軸4軸向，U型彈性部件 11施加一個力給密封唇口，使得U型密封圈10的內唇和轉軸4貼合，外唇貼合於軸承座9 的內表面，並且U型密封圈10唇口塗有真空潤滑脂，當離心機腔體2被抽真空時，密封唇口受力後與所述的驅動軸外圓柱表面及軸承座9的內表面緊密貼合。所述密封材料可以是聚四氟乙烯樹脂或者是加了充填物的聚四氟乙烯製成。軸承座9和離心機腔體2的底面充填有密封填料12，比如氟橡膠之類，具有良好的彈性，緩衝轉軸高速轉動產生的震動，同時也起到真空密封作用。在密封減震裝置上下還安裝了擋板13，和軸承座9用螺栓固定連接。電機6通過電機支架16固定在託盤15上，託盤15通過橡膠減震連接件17吊裝在離心機腔體2上，橡膠減震連接件17起到隔離電機6高速運轉產生的震動傳到離心機腔體2上。離心機腔體2的底面通過螺栓和減震橡膠塊18固定在機架I的橫梁上，螺栓穿過減震橡膠塊18起到固定作用，同時減震橡膠塊18起到緩衝離心機腔體2的震動傳到整臺機器上。離心機腔體2上面配置了離心機蓋板3，如圖2所示，該離心機蓋板3安置在滑槽中，4腳安裝有滾輪，通過上面的拉手槽21移動，並且當離心機蓋板移動到離心機腔體2上面時，離心機蓋板3的4個滾輪落入設計好的4個凹槽20內，離心機蓋板3下移，蓋住整個離心機腔體2，配合離心機腔體2上面的橡膠密封圈19，和離心機腔體2及底部的密封減震裝置構成了一個密閉空間，具備了形成真空的條件。真空泵7通過真空管路、真空閥和離心機腔體2連接，構成真空動力裝置。同時， 離心機腔體2上引出真空表8，能夠隨時觀察真空變化。控制顯示裝置安裝在離心機腔體的另一側，用來開關機、設置轉速、顯示轉速、溫度。除速度控制系統以外，還有一個過速保護系統，來限制轉速超過規定設置，以防止轉速超過轉頭最大規定轉速時引起的轉頭撕裂或爆炸。同時，離心機腔體用能承受此種爆炸的裝甲鋼板密閉。如圖3和圖4所示，轉子5系統採用甩平式轉頭，由一個轉子上懸吊著偶數個(一般是2個、4個，也有6個、8個)自由活動的吊桶〔巖樣盒〕構成。這種甩平式轉子的好處是巖樣盒14操作，液體分層方便。這種甩平式轉子非常適合巖心分析試驗，目前大量應用在巖心分析離心機上。巖樣盒掛在轉子銷軸22上的受力部分均採用高達IOmm以上的高強度鋁合金加工成型，能承受強大的離心力，巖樣盒14設置有蓋子27，蓋子27上有注液孔29， 當離心機運行時，巖樣盒14的蓋子27通過密封圈28密封，注液孔29也用密封螺釘密封， 防止樣品外洩、揮發。所述巖樣盒14包括盒體23，設於盒體23中的巖樣室24，設置於盒體23底部的容積室25，設置於巖樣室24和容積式25之間的過濾網26，還包括蓋子27，所述蓋子27與盒體23間設有密封圈28，所述蓋子23上還設有注液孔29。本實用新型還提供一種油驅水測定巖樣毛管壓力的方法，以放置4個巖樣盒的轉子為例，包括將4個圓柱狀的巖樣(巖樣可以是不同材質的含油巖樣)洗淨烘乾後，抽真空並使巖樣飽和鹽水，稱重確定其飽和鹽水後的重量，然後把飽和鹽水後的巖樣置於巖樣盒14 的巖樣室24內，巖樣盒14內注入驅替油，在巖樣盒14垂直放置下，驅替油浸沒巖樣。蓋上巖樣盒14的蓋子23，然後用天平稱重每一個巖樣盒14，同時通過注液孔加注驅替油，使得進行測定的4個巖樣盒14保持相同的重量。平衡重量差不能超過規定的範圍， 否則離心機高速旋轉將產生很大的震動，乃至會損壞離心機。注液孔29用密封螺釘旋緊。然後把巖樣盒14掛在轉子5上，當轉子5靜止時，這些巖樣盒14的掛孔懸掛在轉子5的銷軸22上，巖樣盒14呈垂直狀態。拉動離心機的離心機蓋板3，直至離心機蓋板3上的4個滾輪落入凹槽20內，離心機蓋板3下沉並壓在離心機腔體2的橡膠密封圈19上。打開真空閥並啟動真空泵7，觀察真空表8，待指針接近-O. IMPa時，啟動離心機。 當轉子在離心力的作用下轉速達到200 800r/min時.巖樣盒14即甩平到水平位置。巖樣盒14在離心力的作用下，巖樣中的水被油驅替出來，等量(等體積)的油進入巖樣中，油水在離心力的作用下被迅速分層，巖樣中的水沉積在巖樣盒14的最底下，也就是在容積室25的底層，按需要設定轉速從低到高分幾個檔位，分別測量並記錄各個轉速下的巖樣排出的水量(被驅替出來的水沉積在容積室的底層)。過濾網26安裝在巖樣室 24和容積室25之間，能阻止巖樣掉落的碎屑進入容積室25，提高測量的準確性。當再提高離心機的轉速時，巖樣排出的水量基本上不變為止，實驗測量結果可以獲得一系列的離心機轉速及其對應的巖樣排出的水量，按此就可以測量出巖樣的毛管壓力曲線。當然，本真空離心機也能直接測定各種含油巖樣的含油量，因為採用真空裝置，最高達到12000轉/每分鐘的情況下，產生的離心力能夠順利完成各種巖樣的驅替測量，準確的得出儲集層中的有效孔隙度(也就是實際巖樣裡面相互連通的孔隙體積之和，和巖樣總體積之比)。同樣原理，本真空離心機根據需要，更換相應的巖樣盒14，也能進行水驅油、氣驅水或者氣驅油的各種巖樣分析測定。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並非用來限定本實用新型的實施範圍； 如果不脫離本實用新型的精神和範圍，對本實用新型進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本實用新型權利要求的保護範圍當中。
權利要求1.一種用於分析石油巖樣的真空離心機，其特徵在於，包括機架、離心機腔體、離心機蓋板、轉軸、轉子、密封減震裝置、電機以及用於對離心機腔體抽真空的真空裝置；所述離心機腔體安裝於機架上，所述離心機蓋板活動連接於所述離心機腔體上，所述電機吊裝與所述離心機腔體上，且電機轉軸伸入離心機腔體，帶動轉子轉動，所述轉軸和離心機腔體通過密封減震裝置連接。
2.根據權利要求I所述的真空離心機，其特徵在於，所述轉子外端設有銷軸及銷軸孔， 巖樣盒通過銷軸孔活動安裝於所述銷軸上。
3.根據權利要求I所述的真空離心機，其特徵在於，所述巖樣盒包括盒體，設於盒體中的巖樣室，設於盒體底部的容積室，設於巖樣室和容積室之間的過濾網，還包括蓋子，所述蓋子與盒體間設有密封圈，所述蓋子上還設有注液孔。
4.根據權利要求I所述的真空離心機，其特徵在於，所述密封減震裝置包括用於承載轉軸的軸承座、設置於軸承座與轉軸之間的U型密封圈，所述U型密封圈內設有向外施加力的U型彈性部件，所述密封圈外表面塗有真空潤滑脂，當所述離心機腔體抽真空時，所述密封圈受力與所述軸承座內表面及轉軸外表面緊密貼合。
5.根據權利要求4所述的真空離心機，其特徵在於，所述軸承座和離心機腔體的底面填充有密封填料。
6.根據權利要求I所述的真空離心機，其特徵在於，所述電機通過電機支架固定安裝在託盤上，所述託盤通過橡膠減震塊吊裝於所述離心機腔體上。
7.根據權利要求I所述的真空離心機，其特徵在於，所述離心機腔體和機架之間設置有用於緩衝震動的減震橡膠座。
8.根據權利要求I所述的真空離心機，其特徵在於，所述離心機腔體上設有滑槽、凹槽以及橡膠密封圈，所述離心機蓋板設置於所述滑槽中，所述離心機蓋板通過滑槽滑動至閉合位置時，設置於所述離心機蓋板上的滾輪落入所述凹槽並下移與所述橡膠密封圈緊密貼合。
9.根據權利要求I所述的真空離心機，其特徵在於，還包括用於顯示、輸入輸出控制參數的控制顯示裝置，該裝置包括用於控制轉速的速度控制系統以及用於限制轉速過快的過速保護系統。
專利摘要本實用新型提供一種離心機，包括機架、離心機腔體、離心機蓋板、轉軸、轉子、密封減震裝置、電機以及用於對離心機腔體抽真空的真空裝置；所述離心機腔體安裝於機架上，所述離心機蓋板活動連接於所述離心機腔體上，所述電機吊裝與所述離心機腔體上，且電機轉軸伸入離心機腔體，帶動轉子轉動，所述轉軸和離心機腔體通過密封減震裝置連接。由於採用了真空結構設計以及密封減震裝置，因此能夠在離心機高速旋轉的情況下保持離心機的穩定，能夠有效突破目前常用的甩平式轉子離心機的極限轉速，達到12000轉以上的轉速，可以順利完成各種巖樣的油水驅替試驗，並可應用於諸如醫學分析試驗等領域。
文檔編號B04B5/00GK202343334SQ20112048414
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者宋衛國, 蔡建林 申請人:太倉金旋實驗設備有限公司