[發明專利]用于核磁共振測試巖心的高溫高壓夾持器

有效

• 申請號: 201010205347.1
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101907586A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 劉衛;孫佃慶;孫威
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01N15/08
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術領域

本發明涉及石油勘探開發技術領域，在實驗室內進行巖心動態實驗的儀器，特別涉及進行核磁共振巖心動態實驗的核磁共振梯度巖心分析儀，是一種核磁共振梯度巖心分析儀的專用的高溫高壓夾持器。

背景技術

在實驗室內進行巖心動態實驗中，巖心夾持器是一種密封并夾持巖心的工具，輔助完成巖心物理性質測試及相關實驗。

目前，國內外巖心夾持器的密封裝置有三種：

第一種是機械密封，靠機械壓實橡膠套來密封圓柱體性的巖心樣品側表面，如使用千斤頂或絲扣加壓密封。

第二種是液壓式密封，通過具有一定壓力的液體來實現對巖石樣品的密封，如使用自動計量泵或手動計量泵打入高壓水或其他液體進行密封。

第三種是氣壓密封，使用空氣或氮氣為密封介質。

目前，國內外油田實驗室使用液壓或氣壓密封裝置完成巖石滲透率、巖心驅替、巖石堵水等各項研究。從使用效果看，當密封壓力較低時多選用氣壓密封，當要求的密封壓力較高時多采用液壓密封。大多數巖心實驗都是在常溫下進行的，并且實驗時的工作壓力偏低，使得最終測得的各項參數并不能真實地反映巖心在地下高溫高壓狀態下的實際情況。現有的核磁共振儀所使用的探頭的工作環境一般都是室溫、標準大氣壓，不能模仿巖心在地下高溫高壓狀態下的實際情況。

中國專利公告號：CN2189744Y，提供了一種非均質巖心夾持器。用一個膠皮體，其上開有2～6個軸向孔，孔中裝入巖心和巖心頂頭，將膠皮體裝入巖心套筒內。巖心套筒上有環壓孔，各巖心的進液管接到一個共同進口上，保證各巖心具有相同的入口壓力。能進行層狀非均質油藏的驅替實驗、含水上升規律實驗、調剖實驗、堵水實驗、示蹤劑實驗、三次采油實驗。

發明內容

本發明的目的是：提供一種用于核磁共振測試巖心的高溫高壓夾持器，能在地面試驗平臺上模擬地下巖心所處的高溫高壓狀態，并且利用核磁共振線圈，準確地測定巖石的滲透率、飽和度及孔隙度等參數。

本發明采用的技術方案是：用于核磁共振測試巖心的高溫高壓夾持器，主要由環壓部分、高溫加熱部分、驅替部分和核磁共振發射與接收線圈部分組成，其特征在于：

1)環壓部分

環壓部分為夾持器腔體內提供高壓液體，利用高壓液體模擬地層壓力并實現對巖石樣品的密封。環壓部分是由鎖緊螺母、密封端蓋和夾持器腔體組成。夾持器腔體為圓筒形，能耐壓力140MPa。在夾持器腔體兩端分別有密封端蓋，夾持器腔體兩端分別由鎖緊螺母將密封端蓋固定。在環壓進油端的密封端蓋上固定有環壓進油管，在環壓卸油端的密封端蓋上固定有環壓卸油管，環壓進油管和環壓卸油管分別穿過密封端蓋與夾持器腔體內聯通。將手動計量泵的出口連接環壓進油管，能利用手動計量泵并通過環壓進油管注入加熱高溫油并控制夾持器腔體內的壓力，環壓卸油管連接儲油罐。其中環壓系統用油是對核磁共振不產生干擾的氟油。環壓系統用油的壓力最高為140MPa。

夾持器腔體采用無磁金屬材料制成。如：鈦合金、無磁不銹鋼、黃銅、鋁合金。

(2)高溫加熱部分

高溫加熱部分包括保溫外殼和螺旋導熱油管，在夾持器腔體的外部套有圓筒狀的保溫外殼，保溫外殼與夾持器腔體之間形成環形空間。保溫外殼的兩端有環形堵頭密閉。在保溫外殼與夾持器腔體之間的環形空間內有螺旋導熱油管，螺旋導熱油管的進口和出口穿過保溫外殼外壁并固定在保溫外殼外壁上，螺旋導熱油管的進口和出口能連接恒溫油浴。利用恒溫油浴為螺旋導熱油管提供熱量并循環加熱。夾持器腔體上裝有溫度傳感器。采用了高溫油循環加熱的方式，能及時監測并控制恒溫油浴處于加熱或保溫狀態。經過恒溫油浴加熱的高溫油通過螺旋導熱油管加熱夾持器腔體和夾持器腔體內部的部件以及試驗巖心。高溫加熱部分的最高溫度是175℃。

3)驅替部分主要由驅替進油管、密封體、巖心頂頭和驅替出油管組成，在環壓進油端的密封端蓋上固定有驅替進油管，驅替進油管的另一端固定在密封接頭的中心孔內，密封接頭固定在圓柱形密封體的端部。密封體有中心孔，驅替進油管與密封體中心孔聯通。在密封體的另一端有圓柱形巖心頂頭。巖心頂頭和密封體在一個氟橡膠管內。環壓卸油端與環壓進油端的結構基本相同。在環壓卸油端的密封端蓋上固定有驅替出油管，驅替出油管的另一端固定在密封接頭的中心孔內，密封接頭固定在圓柱形密封體的端部。驅替出油管與密封體中心孔聯通。在密封體的另一端有圓柱形巖心頂頭。巖心頂頭和密封體在一個氟橡膠管內。試驗開始前，在兩個巖心頂頭中間放入試驗巖心。驅替進油管外端連接手動計量泵；驅替出油管外端接燒杯。

兩個密封體、兩個巖心頂頭和試驗巖心在同一個氟橡膠管中。