巖心氣體滲透率儀的製作方法
2023-07-22 16:27:16
專利名稱：巖心氣體滲透率儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種石油與天然氣勘探開發中對巖石的油層物理性質測定儀器。
目前美國具有全直徑巖心滲透率儀，柱塞巖心滲透率儀可供測定，但其缺點是測量範圍較小，只能測定滲透率為1×10-5μm2以上的巖石，同時只能測定巖心直徑為φ2.54cm、φ6.3cm、φ9cm及φ11cm的滲透率;不能滿足碳酸鹽巖低滲透率的要求。
我國勝利油田仿製過美國的儀器能測定較高滲透率的全直徑巖心滲透率儀，其測量範圍和測量巖心直徑與美國的近似;四川石油管理局研究院六十年代也研製過全直徑巖心滲透率儀，但由於儀器過於笨重，操作極不方便，而未能推廣應用。
本發明的目的是克服現有滲透率測定儀不能測定低滲透率的巖石和測定巖心不同大小直徑少，以及儀器笨重，操作不便等缺點而設計的一種巖心氣體滲透儀;該儀器能測定滲透率為1×10-5μm2以下的巖石，又可以測定全直徑巖心9種直徑和柱塞巖心的3種直徑，具有操作自動化，減輕勞動強度及提高工效等優點。
本發明由巖心夾持器、橡膠套筒模具、壓力測量儀、氣體質量流量計，微型高壓計量泵，高壓氧氣減壓器及微機組成。巖心夾持器(見
圖1)其側面對稱地開了兩個孔，用側向接頭籍以測定水平滲透率，該接頭上帶有φ18×5.7及φ20.6×2.4的O型盤根，由O型盤根與橡膠套筒上的硫化咀子接觸而產生密封。測垂直滲透率時，把兩個側向接頭換為兩個堵頭。巖心夾持器有三種不同規格即外徑φ155、φ130長均為312mm，能測定直徑φ63、φ66、φ68、φ70、φ72、φ74、φ107.6、φ103及φ105長100mm的巖心;其中φ70的橡膠套筒尚能測定長為57mm的巖心。以上9種尺寸的巖心用兩種規格的夾持器即可測定，達到一器多用。
小巖心夾持器，外徑φ90，長200mm能測定φ25.4、φ25、φ23種直徑，長度為20-50mm的巖樣。
兩個大巖心夾持器其變徑方法採取在巖心室蓋上加套子的措施。從而使三對巖心室蓋與φ63×φ66、φ63×φ68、φ70×φ72、φ70×φ74、φ74×φ101.6、φ74×φ103及φ74×φ105、7種規格的套子套上後使用，節約了九對巖心室蓋的加工，簡化了設備，節約了開支。
橡膠套筒模具，由壓膜、心軸及嵌件組成(見附表)利用19根心軸，加丁睛橡膠可製成水平與垂直滲透率橡膠套筒的加工，形成了系統的加工工序(見圖2、圖3、圖4)壓力測量儀由5個檔次的壓力傳感器組成，精度由0.4級提高到0.2級，它們是0-0.01MPa，0-0.1MPa;0-1MPa;0-10MPa。(入口壓力)和0-20MPa(環壓0.5級)。微機與壓力測量儀相聯結，壓力傳感器將管道中的巖心入口壓力變換為毫伏級電壓信號，將此信號送入壓力測量儀進行高精度放大為0-5V模擬電壓供微機進行A/D轉換時使用。
採用TMF-G氣體質量流量計，精度±1.5%，該流量計備有0-10mA標準電流信號輸出，測量範圍為0-3L/h，帶旁通可擴大量程為0-200L/h。氣體質量流量計核心部分是流量傳感器，由安裝在通過巖心的氣體出口管道上的測量電橋和補償電橋組成。測量電橋的不平衡輸出反映了管道內氣體的流量。將測量電橋的輸出信號送入運算放大器放大為毫安級電流。原儀表輸出端加接500Ω±0.1%精密電阻，變換為0-5V模擬電壓供微機進行A/D轉換時使用。
採用WZj-Ⅰ微型高壓計量泵(電動泵)體積小，其最高工作壓力可達25MPa，工作介質用清水，節約成本，不汙染巖心，3分鐘內即可加壓完畢，既節省體力，又提高了工效。該泵裝在自行設計的夾持器櫃內。
現研製製成6MPa的氧氣減壓器，能耐高壓，簡化了中間容器，又保證了安全。(一般氧氣減壓器只能加壓1.4MPa不能滿足本設備要求。)本系統選用APPLE-Ⅱe微機通用A/D轉換插件板，其核心器件為CMOS集成電路ADCO816為8位16通道A/D轉換器，轉換時間小於100μs;模擬電壓信號用屏蔽線送入A/D轉換器。
本系統選用了價格低廉、性能穩定的APPLE-Ⅱe微型計算機為便於人機對話，增加了聯想式漢卡，它包括了全部國標一、二級漢字庫。在螢光屏漢字提示下逐步進行操作，就能得到用漢字列印出的測定結果。
由於本發明可測全直徑巖心9種直徑，柱塞巖心3種直徑。(美國只能測定3種直徑)可測定巖心的水平滲透率、垂直滲透率及緻密巖滲透率，測量下限為1×10-8-1μm2;電動泵加壓，與微機聯結實現計算、列印報告自動化;橡膠套筒經久耐用，成本較低。
圖面說明圖1巖心夾持器總體圖1-手柄;8-O型盤根;
2-巖心室蓋;9-O型盤根;
3-殼體;10-側向接頭;(母扣)4-O型盤根;11-側向接頭;(公扣)5-橡膠套筒;12-O型盤根;
6-巖心墊;13-巖心;
7-O型盤根;14-手柄球。
圖2，水平滲透率心軸圖;
圖3，垂直滲透率心軸圖;
圖4，巖心橡膠套筒壓膠模總體圖。
1-心軸1;8-手把;
2-心軸2;9-內六角螺釘M6×253-定位板;10-嵌件心軸Ⅰ;
4-上模;11-嵌件心軸Ⅱ;
5-定位板;12-手把6-下模;13-內六角螺釘M6×257-定位釘;φ12×19×110圖5柱塞巖樣橡膠套模具總體圖1-橡膠套筒模具上蓋;3-橡膠套筒模具外殼;
2-橡膠套筒模具下蓋;4-橡膠套模具心軸。
圖6，水平滲透率橡膠套筒7，垂直滲透率橡膠套筒8，柱塞巖樣橡膠套筒9，巖心氣體滲透率儀流程圖1或8-氣瓶;25-質量流量計;
2-φ6×3不鏽鋼管;26-微機;
3-乾燥塔;27-電動泵;
4-壓力調節器;28-巖心夾持器;
10-乾燥塔;
7-定值器;
24-壓力測量儀;
圖10微機數據採集與處理框11，巖心氣體滲透率儀整機配套示意圖1、2-巖心夾持器;7-微機屏幕;
3-夾持器櫃;8-磁碟驅動器;
4-操作臺;9-鍵盤;
5-氣體質量流量計;10-印表機;
6-壓力測量儀;11-微機操作臺。
圖12，巖心氣體滲透率儀操作臺圖附表 全直徑巖心滲透率橡膠套模具配套一覽表結合圖9具體實施方式
如下開啟螢光屏顯示器電源26，把程序軟盤插入左側驅動器中，啟動主機電源使程序調入主機中，程序輸完後，螢光屏將自動顯示，按操作步驟輸入各項參數。將鑽取的巖心30烘乾，放入橡膠套筒31中，然後再將橡膠套筒放入巖心夾持器28中，啟動電動泵27加環壓;開氣瓶1或8，調節調壓閥4或7。視巖樣緻密或疏鬆程度加入口壓力，打開壓力測量儀24中19-22之任一閥門，則顯示入口壓力，輸入微機26中，入口壓力穩定後，待一定時間後氣體通過巖心經氣體質量流量計中顯示mA數，由標準電阻轉換成mV後輸入微機26中，此時微機自動採集氣體流量與壓力，按要求測4次入口壓力，4次氣體流量，數據顯示在屏幕上，可存檔，可列印，按要求關機，放入口壓力及環壓取出巖心，測量過程完畢。
權利要求
1.一種巖心氣體滲透率儀，其特徵在於由巖心夾持器，橡膠套筒膜具、壓力測量儀，氣體質量流量計、高壓氧氣減壓器及微機組成。
2.如權利要求1所述巖心氣體滲透率儀，其特徵在於巖心夾持器由高強度鋼製成，大巖心夾持器其側面開兩個孔，用側向接頭連接可測水平滲透率，測垂直滲透率時把側向接頭換為兩個堵頭。
3.如權利要求1所述巖心氣體滲透率儀，其特徵在於橡膠套筒模具由壓膜、心軸及嵌件組成。
4.如權利要求1所述巖心氣體滲透率儀，其特徵在於壓力測量儀由0-0.01MPa、0-0.1MPa，0-1MPa，0-10MPa及0-20MPa5個檔次的壓力傳感器組成。
全文摘要
本發明是一種石油天然氣勘探開發中測定巖石油層物理性質參數的儀器裝置，由巖心夾持器，橡膠套筒模具，壓力測量儀，氣體質量流量計、微型高壓計量泵，高壓氧氣減壓器及微機組成。本發明可測定全直徑巖心9種直徑、柱塞巖心3種直徑和測定巖心水平及垂直以及緻密巖石滲透率。具有操作自動化，減輕勞動強度，成本低和提高工效等優點。
文檔編號G01N15/08GK1065936SQ91107180
公開日1992年11月4日 申請日期1991年4月16日 優先權日1991年4月16日
發明者嚴恕蓀, 劉鍵平, 劉平 申請人:四川石油管理局地質勘探開發研究院