專利名稱：高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于油田開發(fā)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在試驗(yàn)室 內(nèi)進(jìn)行儲層氣藏滲流試驗(yàn)的裝置，特別是在模擬地層高溫高壓條件下 的進(jìn)行微觀滲流實(shí)驗(yàn)裝置的夾持器。
背景技術(shù)：
由于石油資源的有限性和其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用，石油資源 開發(fā)成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。目前，國內(nèi)的剩余石油儲量 大多數(shù)為難動用儲量，為了開發(fā)動用這些儲量，必須了解這些儲層的 滲流特征，以及一些開發(fā)手段的驅(qū)油機(jī)理。
目前實(shí)驗(yàn)手段主要集中在巖芯實(shí)驗(yàn)，通過該類實(shí)驗(yàn)，可以了解部 分地層特征并獲取大量信息，但同微觀可視實(shí)驗(yàn)相比，微觀可視實(shí)驗(yàn) 具有直觀可靠的特點(diǎn)，所以，微觀可視實(shí)驗(yàn)一直是滲流機(jī)理研究的重 要手段之一。
目前，我所采用早期自制的微觀實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行帶溫度和壓力下的微 觀流動實(shí)驗(yàn)，了解地層石油天然氣流動情況。該設(shè)備延續(xù)了常規(guī)微觀 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模型接口方式，為膠體粘結(jié)方式，耐壓效果差，使用時(shí)間短， 不能適用于長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)，采用環(huán)空加壓和溫控循環(huán)液體 為同一種液體的方式，對外部設(shè)備要求高，且實(shí)驗(yàn)壓力范圍低，安全 性差；另外一種為石油勘探開發(fā)研究院引進(jìn)加拿大的類似設(shè)備，上世 紀(jì)80年代，我所相關(guān)人員出國訪問期間，將微觀實(shí)驗(yàn)技術(shù)帶到國外， 該設(shè)備就是在此基礎(chǔ)上形成的，由于保密原因，尚且不能獲得該設(shè)備 的技術(shù)數(shù)據(jù)。由于該設(shè)備使用的模型為未燒結(jié)模型，對模型的要求較高，且實(shí)驗(yàn)壓力范圍較低，目前，該設(shè)備尚沒有完成過20Mpa以上的 實(shí)驗(yàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器，就是 改善原有設(shè)備的安全性、實(shí)用性不足，即改善實(shí)驗(yàn)時(shí)間、穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)溫 度，提高實(shí)驗(yàn)壓力，增加設(shè)備安全性。同時(shí)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)備小型化的 目的。本實(shí)用新型涉及石油天然氣流動實(shí)驗(yàn)裝置，可以利用常規(guī)微
觀實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谳^高溫度，室溫 15(TC和較高壓力〈60Mpa下進(jìn)行可視流 動實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)的核心為微觀模型高溫高壓夾持器。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器，主要 由缸體、密封蓋、水浴管和保溫層組成。
缸體為圓筒狀，在缸體內(nèi)壁中部有一環(huán)狀臺階，環(huán)狀臺階作為微 觀模型7的固定架，該環(huán)狀臺階與缸體為一個(gè)整體，固定架上平面有兩 個(gè)環(huán)形槽，兩個(gè)環(huán)形槽內(nèi)分別有0型密封圈，兩個(gè)環(huán)形槽之間對稱分 布有兩個(gè)孔，兩個(gè)孔分別連接著流體流入孔和流體流出孔，微觀模型 壓在兩個(gè)0型密封圈的上部，流體流入孔和流體流出孔開口在缸體外 壁上，流體流入孔和流體流出孔與系統(tǒng)連接后，驅(qū)替泵、中間容器、 微觀模型、回壓閥和計(jì)量器構(gòu)成一套密閉的流動空間。缸體上有環(huán)壓 孔，環(huán)壓孔能與外部環(huán)壓手動泵連接，環(huán)壓手動泵能為空間提供壓力 源，這個(gè)壓力第一能為微觀模型外部提供環(huán)壓，保證微觀模型在高壓 下不至于破裂，第二可以將微觀模型緊緊壓在0型密封圈上，保證密 封。
在缸體的兩端各有一個(gè)密封蓋。密封蓋一端為圓筒狀，圓筒外壁 有螺紋，缸體與密封蓋螺紋連接；密封蓋內(nèi)部有可密封的石英玻璃柱， 石英玻璃柱由環(huán)狀玻璃擋板固定在密封蓋內(nèi)部。缸體、石英玻璃柱、玻璃擋板構(gòu)成了一個(gè)密封的可透光整體。密封蓋與缸體之間有密封圈， 密封蓋與缸體之間的密封依靠密封圈完成。
在缸體的外壁上纏繞有水浴管，水浴管兩端水浴進(jìn)口、水浴出口 并與水浴或油浴相連，保障實(shí)驗(yàn)的溫度環(huán)境。
在水浴管外部有保溫層。
高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器與外部成像系統(tǒng)、驅(qū)替系統(tǒng)、環(huán)壓系統(tǒng) 和恒溫系統(tǒng)相連接，其連接關(guān)系是夾持器固定在顯微鏡底座上；
(1) 成像系統(tǒng)包括光源、顯微鏡、攝像頭和刻錄機(jī)和顯示器， 在夾持器底部有一個(gè)光源，在顯微鏡底座支架上固定有顯微鏡和攝像 頭，攝像頭與刻錄機(jī)和顯示器連接，顯微鏡和攝像頭在夾持器的頂部。
當(dāng)夾持器下部光源發(fā)出的光線，光線通過夾持器的上下石英玻璃 柱和微觀模型，微觀模型的圖像能通過顯微鏡放大后被上部固定的攝 像頭捕獲，圖像信號傳輸?shù)娇啼洐C(jī)和顯示器上顯示，并被刻錄機(jī)記錄。
(2) 驅(qū)替系統(tǒng)包括驅(qū)替泵、中間容器、回壓閥和計(jì)量器，驅(qū)替 泵通過管線連接到中間容器上，中間容器通過管線連接到夾持器流體 流入孔上，夾持器的流體流出孔通過管線與回壓閥連接，回壓閥通過 管線連接計(jì)量器。
實(shí)驗(yàn)用流體被放置在帶活塞的中間容器中，驅(qū)替泵通過管線把流 體泵入中間容器，中間容器中的實(shí)驗(yàn)流體通過管線進(jìn)入流體流入孔， 并流經(jīng)微觀模型后從流體流出孔流出，經(jīng)過回壓閥流入計(jì)量器。
(3) 環(huán)壓系統(tǒng)包括手動泵，手動泵通過管線與夾持器的環(huán)壓孔連接。
通過手動泵，將透明的液體泵入夾持器內(nèi)，形成壓力，將微觀模 型壓緊在0型密封圈上。
(4) 恒溫系統(tǒng)包括恒溫水浴，在夾持器的水浴進(jìn)口和水浴出口上 連接有恒溫水浴。恒溫水浴為夾持器的內(nèi)部形成恒溫環(huán)境。該高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器內(nèi)，該微觀實(shí)驗(yàn)夾持器為上下有石英
觀察窗密封的可透光裝置。在流體流入孔和流體流出孔的內(nèi)部開口有o
型密封圈。微觀模型放置于設(shè)備內(nèi)部，微觀模型的進(jìn)口需要與流體流 入孔的內(nèi)部開口相對，微觀模型的出口需要與流體流出孔的內(nèi)部開口 相對，連接方式為密封圈壓緊式連接。當(dāng)通過環(huán)壓孔將環(huán)壓透明液體 打入密封蓋之間的空腔后，微觀模型會緊緊壓在0型密封圈上；由于 環(huán)壓壓力的存在，微觀模型不會因?yàn)閮?nèi)部高壓而發(fā)生爆裂(環(huán)壓一般 稍大于內(nèi)部壓力)，從而保證實(shí)驗(yàn)可以在很高壓力下進(jìn)行；夾持器外 壁采用了水浴方式加溫，可以保證環(huán)壓液體溫度恒定，與電加熱相比， 環(huán)壓更穩(wěn)定，設(shè)備安全性更高。
本實(shí)用新型的有益效果高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器，有密封圈和0 型密封圈，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟谳^高壓力、較長時(shí)間和較高溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 采用了控溫系統(tǒng)與加壓系統(tǒng)分離的方式，并采用恒溫水浴進(jìn)行控溫。 通過該方法，可以使實(shí)驗(yàn)在較高溫度下進(jìn)行，并且溫度控制穩(wěn)定。手 動泵為夾持器提供環(huán)壓，通過環(huán)壓保證了接口耐壓條件，同時(shí)，保證 了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诟邏合虏粫捎谶^壓造成損壞。驅(qū)替泵和中間容器為實(shí) 驗(yàn)提供不同流體的驅(qū)動；回壓控制器可以保證模型內(nèi)的壓力控制；光 源、顯微鏡、攝像頭、顯示器及刻錄機(jī)則構(gòu)成了成像系統(tǒng)。
該設(shè)備提高了實(shí)驗(yàn)的壓力范圍，安全性能優(yōu)越，對微觀實(shí)驗(yàn)在石 油行業(yè)中的廣泛應(yīng)用和推廣具有重要意義。
同樣，該設(shè)備提高微觀滲流實(shí)驗(yàn)條件更符合地層條件，提高了資 料分析精度，使?jié)B流機(jī)理研究走向一個(gè)新的深度。


圖l是本實(shí)用新型高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖2是高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖圖中，l.密封蓋；2.缸體；3.水浴管；4.保溫層；5.玻璃擋板；6. 密封圈；7.微觀模型；8.流體流入孔；9.環(huán)壓孔；IO.水浴進(jìn)口； 11.0 型密封圈；12.流體流出孔；13.水浴出口； 14.石英玻璃柱；15.夾持 器；16.顯微鏡；17.攝像頭；18.刻錄機(jī)和顯示器；19.回壓閥；20.計(jì) 量器；21.顯微鏡底座；22.光源；23.中間容器；24.驅(qū)替泵；25.手 動泵；26.恒溫水浴；27.恒溫箱。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l: 2006年，利用該套高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器，進(jìn)行了高 溫高壓下的凝析氣滲流實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)壓力達(dá)到30兆帕，溫度達(dá)到70。C， 單個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間達(dá)到12小時(shí)。
該實(shí)施例中，微觀模型7截面為圓柱形，直徑為64mm，高度為64mm。
參閱圖l。高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器，缸體2為圓筒狀，在缸體2 內(nèi)壁中部有環(huán)狀臺階，環(huán)狀臺階作為微觀模型7的固定架，該環(huán)狀臺階 與缸體2為一個(gè)整體，固定架上平面有兩個(gè)環(huán)形槽，兩個(gè)環(huán)形槽內(nèi)分 別有O型密封圈ll，兩個(gè)環(huán)形槽之間對稱分布有兩個(gè)孔，兩個(gè)孔之間 的距離為74mm。兩個(gè)孔分別連接著流體流入孔8和流體流出孔12，微 觀模型7壓在兩個(gè)0型密封圈11的上部。流體流入孔8和流體流出孔 12開口在缸體2外壁上，流體流入孔8能通過管線連接中間容器23; 流體流出孔12通過管線連接回壓閥19。
缸體2中部一個(gè)有環(huán)壓孔9，環(huán)壓孔9能與外部環(huán)壓手動泵25連接。
在缸體2的兩端各有一個(gè)密封蓋1，密封蓋l一端為圓筒狀，圓筒 外壁有螺紋，缸體2與密封蓋1螺紋連接。密封蓋1內(nèi)部有石英玻璃 柱14，石英玻璃柱14由環(huán)狀玻璃擋板5固定在密封蓋1內(nèi)部。缸體2、 石英玻璃柱14、玻璃擋板5構(gòu)成了一個(gè)密封的可透光整體，密封蓋1與缸體2之間有一個(gè)密封圈6。
在缸體2的外壁上纏繞有水浴管3，水浴管3兩端有水浴進(jìn)口 10 和水浴出口 13。在水浴管3外部有保溫層4。
參閱圖2。高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器與外部成像系統(tǒng)、驅(qū)替系統(tǒng)、
環(huán)壓系統(tǒng)和恒溫系統(tǒng)相連接關(guān)系夾持器15固定在顯微鏡底座21上；
(1) 成像系統(tǒng)包括光源22、顯微鏡16、攝像頭17和刻錄機(jī)和 顯示器18，在夾持器15底部有一個(gè)光源22，在顯微鏡底座21支架上 固定有顯微鏡16和攝像頭17，攝像頭17與刻錄機(jī)和顯示器18連接， 顯微鏡16和攝像頭17在夾持器15的頂部。
(2) 驅(qū)替系統(tǒng)包括驅(qū)替泵24、中間容器23、回壓閥19和計(jì)量 器20，驅(qū)替泵24通過管線連接到中間容器23上，中間容器23通過管 線連接到夾持器15流體流入孔8上，夾持器15的流體流出孔12通過 管線與回壓閥19連接，回壓閥19通過管線連接計(jì)量器20。
(3) 環(huán)壓系統(tǒng)包括手動泵25，手動泵25通過管線與夾持器15的 環(huán)壓孔9連接。
(4) 恒溫系統(tǒng)包括恒溫水浴26，在夾持器15的水浴進(jìn)口 10和水 浴出口 13上連接有恒溫水浴26。恒溫水浴26為夾持器15的內(nèi)部形成 恒溫環(huán)境。
具體實(shí)驗(yàn)過程如下
1、 打開高溫高壓微觀模型夾持器15的上密封蓋1，將微觀模型7 放在夾持器15的缸體2內(nèi)壁中部環(huán)狀臺階上，微觀模型7的出口、進(jìn) 口與流體流入孔8和流體流出孔12相對，壓緊。
2、 旋緊上密封蓋1，通過環(huán)壓孔9向夾持器15的環(huán)空中注入清水， 直到壓力達(dá)到5MPa。此時(shí)，微觀模型7接口會被僅僅壓在0型密封圈 11上，微觀模型7與驅(qū)替系統(tǒng)形成一個(gè)密閉流動空間。
打開恒溫水浴26，將溫度設(shè)定為實(shí)驗(yàn)溫度，隨著溫度的上升，環(huán)壓會逐漸上升，環(huán)壓穩(wěn)定后，進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。
4、 將凝析氣加入到中間容器23中，并將恒溫箱27升溫到預(yù)定溫度。
5、 調(diào)整回壓闊19，設(shè)定回壓壓力。
6、 用驅(qū)替泵24將水泵入中間容器23，中間容器23中的凝析氣流 入夾持器15，流經(jīng)微觀模型7，通過回壓閥19，放至計(jì)量器20中。
7、 流經(jīng)微觀模型7的凝析氣在條件變化后，發(fā)生凝析現(xiàn)象，光源 22發(fā)射的光，透過底部觀察窗、模型和頂部觀察窗，模型的孔道圖像 會經(jīng)過顯微鏡放大，由攝像頭獲取。最終由顯示器并又刻錄機(jī)記錄。
權(quán)利要求1、一種高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器，主要由缸體(2)、密封蓋(1)、水浴管(3)和保溫層(4)組成，其特征在于缸體(2)為圓筒狀，在缸體(2)內(nèi)壁中部有環(huán)狀臺階，環(huán)狀臺階作為微觀模型(7)的固定架，該環(huán)狀臺階與缸體(2)為一個(gè)整體，固定架上平面有兩個(gè)環(huán)形槽，兩個(gè)環(huán)形槽內(nèi)分別有O型密封圈(11)，兩個(gè)環(huán)形槽之間對稱分布有兩個(gè)孔，兩個(gè)孔分別連接著流體流入孔(8)和流體流出孔(12)，微觀模型(7)壓在兩個(gè)O型密封圈(11)的上部，流體流入孔(8)和流體流出孔(12)開口在缸體(2)外壁上；缸體(2)上有環(huán)壓孔(9)，環(huán)壓孔(9)能與外部環(huán)壓手動泵(25)連接；在缸體(2)的兩端各有一個(gè)密封蓋(1)，密封蓋(1)一端為圓筒狀，圓筒外壁有螺紋，缸體(2)與密封蓋(1)螺紋連接；密封蓋(1)內(nèi)部有石英玻璃柱(14)，石英玻璃柱(14)由環(huán)狀玻璃擋板(5)固定在密封蓋(1)內(nèi)部；缸體(2)、石英玻璃柱(14)、玻璃擋板(5)構(gòu)成了一個(gè)密封的可透光整體，密封蓋(1)與缸體(2)之間有密封圈(6)；在缸體(2)的外壁上纏繞有水浴管(3)，水浴管(3)兩端有水浴進(jìn)口(10)和水浴出口(13)；在水浴管(3)外部有保溫層(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器，其特征是 高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器與外部成像系統(tǒng)、驅(qū)替系統(tǒng)、環(huán)壓系統(tǒng)和恒溫系統(tǒng)相連接，其連接關(guān)系是夾持器(15)固定在顯微鏡底座(21)上；A成像系統(tǒng)包括光源(22)、顯微鏡(16)、攝像頭(17)和刻錄機(jī) 和顯示器(18)，在夾持器(15)底部有一個(gè)光源(22)，在顯微鏡底座(21) 支架上固定有顯微鏡(16)和攝像頭(17)，攝像頭(17)與刻錄機(jī)和顯示 器(18)連接，顯微鏡(16)和攝像頭(17)在夾持器(15)的頂部；B驅(qū)替系統(tǒng)包括驅(qū)替泵(24)、中間容器(23)、回壓閥(19)和計(jì)量器(20)，驅(qū)替泵(24)通過管線連接到中間容器(23)上，中間容器(23) 通過管線連接到夾持器(15)流體流入孔(8)上，夾持器(15)的流體流出 孔(12)通過管線與回壓閥(19)連接，回壓閥(19)通過管線連接計(jì)量器 (20);C環(huán)壓系統(tǒng)包括手動泵(25)，手動泵(25)通過管線與夾持器(15) 的環(huán)壓孔(9)連接；D恒溫系統(tǒng)包括恒溫水浴(26)，在夾持器(15)的水浴進(jìn)口 (IO)和 水浴出口 (13)上連接有恒溫水浴(26)。
專利摘要高溫高壓微觀實(shí)驗(yàn)夾持器，應(yīng)用于油田開發(fā)室內(nèi)進(jìn)行儲層油氣滲流可視性實(shí)驗(yàn)。特征是在缸體內(nèi)壁中部有環(huán)狀臺階，固定架上平面有兩個(gè)環(huán)形槽并分別有O型密封圈，兩個(gè)環(huán)形槽之間有流體流入孔和流體流出孔，微觀模型壓在兩個(gè)O型密封圈的上部。缸體上有環(huán)壓孔能與手動泵連接；在缸體的兩端各有一個(gè)密封蓋，密封蓋內(nèi)部有石英玻璃柱，缸體、石英玻璃柱、玻璃擋板構(gòu)成了一個(gè)密封的可透光整體。效果是該設(shè)備能采用不同玻璃模型，在高壓、高溫下長時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。光源、顯微鏡、攝像頭、顯示器及刻錄機(jī)則構(gòu)成了成像系統(tǒng)；驅(qū)替泵、中間容器、回壓閥、接樣器構(gòu)成了驅(qū)替系統(tǒng)。恒溫水浴則為實(shí)驗(yàn)提供了恒溫條件。
文檔編號G01N33/24GK201273903SQ20082012302
公開日2009年7月15日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者莉 劉, 劉先貴, 劉學(xué)偉, 張訓(xùn)華, 李樹鐵, 楊正明 申請人:中國石油天然氣股份有限公司