卡瓦式超高溫巖心夾持器的製作方法
2024-01-28 01:17:15
專利名稱：卡瓦式超高溫巖心夾持器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種試驗、檢測工具，具體是一種用於石油行業室內熱採模擬實驗流程中的巖心夾持器，尤其適合於模擬溫度大於350℃的稠油熱採環境。
背景技術：
目前國內同類儀器中具有代表性的主要是填砂管式夾持器和環壓封閉式夾持器。填砂管式夾持器是目前石油行業應用比較廣泛的室內實驗產品之一，其材質一般為不鏽鋼或金屬合金可耐高溫300℃以上。填砂管式夾持器主要由密封圈、填砂管、端面堵頭三部分組成。使用時，先把一端封閉，再裝入石英砂或油砂，通過用不同的力度敲擊填砂管外側鋼壁來控制填實程度，從而控制填砂管內部砂體的滲透能力。最後再裝上另一端堵頭進行密封。其缺點是該類型夾持器不能模擬地層上覆壓力和實際地層的膠結程度和孔隙結構情況。環壓封閉式夾持器也是目前石油行業應用比較廣泛的室內實驗產品之一，其材質一般為不鏽鋼或聚四氟乙烯。該夾持器主要由密封圈、巖心套筒、環壓倉、堵頭、外蓋五部分組成。使用時，把巖心裝入套筒中，再在套筒兩端用堵頭夾緊巖心，然後裝入夾持器中。先扣上一端的外蓋封閉，再給環壓倉充滿水後扣上另一端的外蓋該類型夾持器可以模擬地層上覆壓力，並且由於使用的是天然成型巖心，可以代表實際地層的膠結程度、滲透性和孔隙結構情況。其缺點是由於巖心套筒為橡膠材料，並且密封措施設計不足，因此不耐高溫和高壓，使用溫度不能超過120℃。
發明內容
本實用新型的目的就是針對已有技術存在的缺陷，提供一種可長期承受350℃的高溫，壓力可耐50MPa的卡瓦式超高溫巖心夾持器。
本實用新型所採用的技術方案是包括筒體、筒體兩端的護套和裝置在筒體內的密封圈、巖心套筒、巖心封頭，筒體與巖心套筒形成環壓倉，筒體周邊設有徑向貫通內外的通孔，巖心封頭沿軸線預製有與巖心倉和外部貫通的通孔，其特徵是巖心套筒由護套和銅套套接組成，在護套的兩端外套有護套壓帽，兩個護套壓帽通過連接螺杆將巖心護套夾持固定，在巖心護套內的兩端分別向外沿軸線延伸有巖心封頭，巖心封頭外套有內壓帽與外部護套壓帽螺紋連接，在兩端的巖心封頭外還套裝有外堵頭，外堵頭外圍套有外壓帽，外壓帽的外螺紋與筒體螺紋連接配合，在兩端外壓帽外並行設有並帽，並帽內螺紋與外堵頭外螺紋連接配合，在兩個外堵頭的外側還套有外密封堵頭，外密封堵頭外螺紋與外堵頭內螺紋連接配合。
上述方案還包括筒體與外堵頭的周邊結合部設有壓墊和大密封墊，外堵頭與巖心封頭周邊結合部設有小密封墊和小密封圈，巖心封頭與護套周邊結合部設有內密封墊。外壓帽、並帽、外密封堵頭和內壓帽的加力端徑向加工有加力杆插孔。
卡瓦式超高溫巖心夾持器的研製解決了長期以來稠油熱採室內實驗中難以在大於250℃的溫度下使用天然巖心進行模擬試驗的問題，可長期承受350℃的高溫，壓力可耐50MPa。該夾持器全部採用耐高溫、不燃性、彈性好的密封材料，通過科學合理的銅套安裝、卡瓦式固定和防竄流外拔式密封方式設計保證了在350℃的高溫、50MPa的壓力下設備能夠長期安全穩定地運行。
附圖是本實用新型的一種實施例的剖視結構圖。
具體實施方式
參照附圖，本實用新型是在現有環壓封閉式夾持器基礎上進行的改進。筒體6為中空的圓筒體，筒體6上設置有徑向貫通內外的通孔以便與外部管件連接。巖心套筒由護套10和銅套13套接組成，位於筒體6的中軸線上，筒體6與巖心套筒之間形成環壓倉。巖心封頭1置於巖心套筒內，並沿軸線預製有與巖心倉和外部貫通的通孔。在護套10的兩端外套有護套壓帽9，兩個護套壓帽9通過連接螺杆將巖心護套10夾持固定。在巖心護套內的兩端分別向外沿軸線延伸有巖心封頭1，巖心封頭1外套有內壓帽14與外部護套壓帽9螺紋連接。在兩端的巖心封頭1外還套裝有外堵頭15，外堵頭15外圍套有外壓帽16。外壓帽16的外螺紋與筒體6螺紋連接配合。在兩端外壓帽16外並行設有並帽17，並帽17內螺紋與外堵頭15外螺紋連接配合，在兩個外堵頭15的外側還內套有外密封堵頭2，外密封堵頭2外螺紋與外堵頭15內螺紋連接配合。筒體6與外堵頭15的周邊結合部設有壓墊7和大密封墊8，外堵頭15與巖心封頭1周邊結合部設有小密封墊(3、5)和小密封圈4，巖心封頭1與護套10周邊結合部設有內密封墊12。外壓帽16、並帽17、外密封堵頭2和內壓帽14的加力端徑向加工有加力杆插孔，與加力杆插接配合。
改進巖心套筒，採用銅套替代橡膠筒，並對夾持器內部結構進行了優化設計，研製出獨特的卡瓦式固定、防竄流和外拔式密封方法，大大降低了安裝工作量，提高了單次實驗的成功率。卡瓦式固定方法的應用保證了巖心和銅套在長期處於超過350℃的高溫、50MPa的壓力環境中依然能夠保證不被擠壓變形，使得巖心得到完好的保護。卡瓦式固定方法的另一個好處是可以在實驗前不加圍壓的情況下對夾持器提前進行試壓、檢漏測試。由於卡瓦是分體的，因此長短、直徑可以根據巖心的長短、粗細進行方便地調整加工。
為保證巖心夾持器在高溫下保持良好的密封性，採用了耐高溫彈性密封圈。以石墨為主要加工材料，並輔以增加彈性性能的添加劑，密封件可長期承受350℃高溫。為提高銅套與巖心、夾持器堵頭之間的密封性，防止流體發生竄流導致實驗失敗，研製出一種有效地防竄流密封方法，即分別在夾持器堵頭和巖心處套裝耐高溫彈性密封夾層，從而達到雙重密封的目的。此外還設計了靈巧的外拔式密封方法，可以在巖心夾持器外部根據實驗需要進行不同程度的密封性調節，這樣即使在實驗過程中出現滲漏，也不必停止實驗、拆開巖心夾持器，只需使用專用工具調緊密封圈即可。卡瓦式超高溫巖心夾持器的研製解決了長期以來稠油熱採室內實驗中難以在大於250℃的溫度下使用天然巖心進行模擬試驗的問題，可長期承受350℃的高溫，壓力可耐50MPa。
權利要求1.一種卡瓦式超高溫巖心夾持器，包括筒體、筒體兩端的護套和裝置在筒體內的密封圈、巖心套筒、巖心封頭，筒體與巖心套筒形成環壓倉，筒體周邊設有徑向貫通內外的通孔，巖心封頭沿軸線預製有與巖心倉和外部貫通的通孔，其特徵是巖心套筒由護套和銅套套接組成，在護套的兩端外套有護套壓帽，兩個護套壓帽通過連接螺杆將巖心護套夾持固定，在巖心護套內的兩端分別向外沿軸線延伸有巖心封頭，巖心封頭外套有內壓帽與外部護套壓帽螺紋連接，在兩端的巖心封頭外還套裝有外堵頭，外堵頭外圍套有外壓帽，外壓帽的外螺紋與筒體內螺紋連接配合，在兩端外壓帽外並行設有並帽，並帽內螺紋與外堵頭外螺紋連接配合，在兩個外堵頭的外側還套有外密封堵頭，外密封堵頭外螺紋與外堵頭內螺紋連接配合。
2.根據權利要求1所述的卡瓦式超高溫巖心夾持器，其特徵是筒體與外堵頭的周邊結合部設有壓墊和大密封墊，外堵頭與巖心封頭周邊結合部設有小密封墊和小密封圈，巖心封頭與護套周邊結合部設有內密封墊。
3.根據權利要求1或2所述的卡瓦式超高溫巖心夾持器，其特徵是外壓帽、並帽、外密封堵頭和內壓帽的加力端徑向加工有加力杆插孔。
專利摘要本實用新型涉及一種巖心夾持器。技術方案是巖心套筒由護套和銅套套接組成，在護套的兩端外套有護套壓帽，兩個護套壓帽通過連接螺杆將巖心護套夾持固定，在巖心護套內的兩端分別向外沿軸線延伸有巖心封頭，巖心封頭外套有內壓帽與外部護套壓帽螺紋連接，在兩端的巖心封頭外還套裝有外堵頭，外堵頭外圍套有外壓帽，外壓帽的外螺紋與筒體螺紋連接配合，在兩端外壓帽外並行設有並帽，並帽內螺紋與外堵頭外螺紋連接配合，在兩個外堵頭的外側還套有外密封堵頭，外密封堵頭外螺紋與外堵頭內螺紋連接配合。該技術通過科學合理的銅套安裝、卡瓦式固定和防竄流外拔式密封方式設計保證了在350℃的高溫、50MPa的壓力下設備能夠長期安全穩定地運行。
文檔編號G01N1/36GK2932388SQ20062008490
公開日2007年8月8日 申請日期2006年5月25日 優先權日2006年5月25日
發明者劉桂陽, 王健, 房會春, 孟小海, 李興, 孫志剛, 陳亞寧, 劉偉利, 肖莉, 邰九農 申請人:中國石化股份勝利油田分公司地質科學研究院