[發明專利]巖心夾持器的恒溫系統及其實驗方法

有效

• 申請號: 201410149563.7
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN105080630B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 周宇;呂成遠;倫增珉;王銳;潘偉義
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: B01L7/00
• 分類號: B01L7/00;G01N15/08
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 吳大建,劉華聯

技術領域

本發明涉及油氣田開發領域使用的實驗裝置，具體涉及一種巖心夾持器的恒溫系統及其實驗方法。

背景技術

現有的巖心夾持器通常是依靠空氣恒溫浴或者電加熱套來實現恒溫。采用空氣恒溫浴實現恒溫需要配備一個烘箱，然后將巖心夾持器及相關裝置放入烘箱中來維持恒溫。采用電加熱套實現恒溫是在巖心夾持器外裹上一層由石棉網和電阻絲制成的加熱套，通過電阻絲發熱產生的熱量對其中的巖心夾持器進行加熱來實現恒溫。

在油氣田開發試驗中，核磁共振、CT掃描等無損檢測技術的應用越來越普遍。這些新技術能夠進行流體識別、定量檢測、甚至提供三維圖像。對分析多孔介質中流體的賦存狀態、研究滲流規律起到了非常重要的作用。但是，這些新型檢測設備對樣品及環境要求很高，例如：核磁共振設備受磁場強度限制，檢測區域直徑通常不超過30cm，且鐵磁性物質會嚴重影響其檢測精度。另外，設備本身由于包含永磁鐵，也不能夠在高溫環境下工作。還有，CT掃描設備體積龐大，X射線的穿透能力也有限，無法對大尺寸樣品進行高精度檢測。因此，利用烘箱或者電加熱套來維持恒溫的巖心夾持器，不方便與CT掃描等新型設備組合使用。目前采用核磁共振和CT掃描對巖心進行檢測普遍采用的方式是在驅替實驗前和實驗后對樣品進行檢測，或者在實驗過程中暫停實驗取出樣品進行檢測。但后一種方式中，樣品一旦取出，由于壓力和溫度發生顯著地變化，其中的流體狀態也會發生極大改變，無法獲得準確的實驗結果。現有設備不能夠連續檢測整個驅替過程這一限制，同時也造成許多重要的信息的缺失，制約了對微觀滲流規律的探索。

現有的巖心夾持器恒溫技術存在的另一個問題是無論夾持器升溫還是降溫，升溫或降溫都是由外向內進行，通常需要幾個小時才能使夾持器內部達到恒溫。影響了實驗效率。

發明內容

本發明所要解決的一個技術問題是，提供一種能更方便地與其它設備組合使用、能提高實驗效率的巖心夾持器的恒溫系統。

針對該問題的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的巖心夾持器的恒溫系統，包括：

包含流體腔室的巖心夾持器；

恒壓泵，與巖心夾持器的流體腔室的進口連接，用于對巖心夾持器加壓；

冷卻裝置，其入口與巖心夾持器的流體腔室的出口連接，且并列連接有切換管路；冷卻裝置工作時對巖心夾持器進行冷卻；冷卻裝置離線時，巖心夾持器的流體腔室與切換管路連通；

加熱裝置，其入口與冷卻裝置的出口及切換管路連通，加熱裝置通過切換管路對巖心夾持器加熱；和

循環泵，連接在加熱裝置的出口與巖心夾持器的入口之間，以形成整個流體循環回路。

與現有技術相比，本發明的巖心夾持器的恒溫系統具有以下優點。該巖心夾持器的恒溫系統通過采用流體循環回路內的流體進行加熱或冷卻的方式，通過將流體循環回路的流體循環地注入巖心夾持器內的流體腔室。因此，能使巖心夾持器在較短的時間內達到需要的溫度，從而減少了巖心夾持器達到恒溫需要的等待時間，能提高實驗效率。另外，由于是通過在巖心夾持器內的循環流體來實現加熱或冷卻，與核磁共振、CT掃描等其它新型設備組合使用時，該恒溫系統對其它設備的影響很小，因此能更方便地與其它設備組合使用。

在一個實施例中，所述加熱裝置包括殼體和設在殼體內的列管式排列的加熱管，列管式排列的加熱管間分布有電阻絲，且在電阻絲與加熱管之間的間隙處填充有用于導熱的導熱材料。需要升溫時，開啟控制電源對電阻絲進行加熱，電阻絲產生的熱量經導熱材料傳遞給加熱管，從而對加熱管內的流體加熱。該加熱裝置加熱效率高，能在較短的時間內達到需要的溫度。

在一個優選的實施例中，所述加熱管的入口設有在溫度達到設定值時使電阻絲斷電的溫度傳感器。通過溫度傳感器檢測加熱管的出口的溫度，當溫度達到需要溫度或設定溫度時，溫度傳感器將溫度信息傳遞給控制機構，控制機構斷開與電阻絲連接的電源開關。該溫度傳感器能方便地控制流體循環回路的流體的溫度，更好地實現恒溫的目的。

在一個實施例中，所述冷卻裝置包括：

冷卻管，入口與巖心夾持器連接，出口與加熱裝置連接；

散熱片，與冷卻管連接，用于對冷卻管散熱；和

風機，對應冷卻管的位置設置，用于對散熱片和冷卻管散熱。通過散熱片和風機能更快速地實現流體循環回路的流體冷卻。

在一個優選的實施例中，所述冷卻管為列管式排列的導管，所述散熱片分布在列管式排列的導管的間隙處。該列管式排列的導管除導管的進口和出口外，中間均為首尾相接的結構。列管式排列的導管之間留有間隙，散熱片分布在間隙處，增大散熱面積，起到更好地散熱的作用。