[發(fā)明專利]一種巖心密封裝置及密封方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610366095.8
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN107435538A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設計）人: 孟祥龍;龍秋蓮;蘇建政;王益維;汪友平;高媛萍
• 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(fā)研究院
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B43/16
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 張少輝,何嬌

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于測量巖心的滲透率的實驗裝置，特別涉及一種高溫狀態(tài)下測量巖心滲透率或開展注氣實驗的巖心密封裝置及密封方法。

背景技術

高溫條件下測量巖心的滲透率或開展巖心注氣實驗難度很大，核心問題是如何在高溫條件下密封巖心，巖心密封的效果決定了實驗的成功率及實驗結果的準確性。

目前，該類實驗的密封裝置主要由膠質等有機材料制成的密封筒和夾設在密封筒外的夾持器組成，實驗時將巖心放置在密封筒內，采用氣體或液體作為加壓介質施加圍壓，從而實現(xiàn)在巖心夾持器內膠質等有機材料制成的密封筒對巖心側表面的密封。還有一種是依靠機械加壓的方式，通過千斤頂、絲扣或卡盤加壓等方式機械壓實厚壁橡膠套來密封巖心側表面。以上這些密封方法受限于膠質等有機材料類密封材料，而耐溫一般低于200℃，因此使用非常受限。

如果將膠質等有機材料制成的密封筒換為銅質或鉛質等硬度較低、延展性較好的金屬密封筒，耐溫可以達到350℃左右，但由于金屬高溫時易變形，密封效果并不好，測量結果誤差較大。由于一些特殊過程，實驗溫度達到350℃甚至更高，采用以上密封方法不能滿足實驗要求。

用固體鹽作為圍壓加載介質受限于鹽的熔融溫度，只有當溫度高于鹽的熔融溫度時才能實現(xiàn)巖心的密封并傳遞壓力，且圍壓傳遞誤差很大，因此更適用于超高溫和超高壓下的實驗，如超深地層巖石的流變學研究等。

而對于一些過程，例如油頁巖原位干餾或煤地下氣化等，由于此類礦藏埋藏淺，壓力低，實驗過程需要了解從較低溫度到高溫同一巖心的滲透性變化過程，因此有必要設計出一種從室溫到高溫(600℃以上)條件下始終保持巖心有效密封的巖心密封裝置及方法來解決這個問題。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種巖心密封裝置及密封方法，該巖心密封裝置及方法能夠從室溫到600℃始終保證巖心的密封性，解決目前300℃以上測量巖心的滲透率或開展巖心注氣實驗時巖心密封效果差，無法從室溫到高溫(600℃以上)條件下始終保持巖心有效密封的問題。

為達上述目的，本發(fā)明提供一種巖心密封裝置，其包括：兩塊金屬壓板、上巖心塞、下巖心塞、兩個卡槽以及兩個圍壓加載系統(tǒng)，

其中，所述兩塊金屬壓板對接后形成用于容置巖心的空腔，所述巖心的側表面上涂覆有高溫密封膠，所述上巖心塞和下巖心塞分別封堵巖心的上下兩端，并且所述兩塊金屬壓板夾持所述巖心、上巖心塞和下巖心塞；

所述兩個卡槽將對接后的兩塊金屬壓板卡緊，并且所述兩個卡槽上分別連接有一個圍壓加載系統(tǒng)。

所述的巖心密封裝置，其中，所述兩塊金屬壓板對接的表面是平面或是相互配合的非平面。

所述的巖心密封裝置，其中，所述下巖心塞中貫穿設有進氣管線，并且所述進氣管線在下巖心塞的側面上設有流體入口；所述上巖心塞中貫穿設有出氣管線，并且所述進氣管線在上巖心塞的側面上設有流體出口。

所述的巖心密封裝置，其中，所述下巖心塞與巖心的下端面之間設有帶耐高溫石墨密封圈的進氣篩，并且所述上巖心塞與巖心的上端面之間也設有帶耐高溫石墨密封圈的出氣篩。

所述的巖心密封裝置，其中，所述圍壓加載系統(tǒng)包括圍壓加載短程液壓缸和圍壓跟蹤泵。

所述的巖心密封裝置，其中，所述上巖心塞通過軸壓跟蹤泵驅動軸向短程液壓缸，將壓力加載到下巖心塞上。

本發(fā)明還提供一種巖心密封方法，其包括以下步驟：

(1)提供兩塊金屬壓板，所述兩塊金屬壓板對接后能夠形成用于容置巖心的空腔，將巖心制備與所述空腔相配合的形狀；

(2)將高溫密封膠均勻涂覆在所述巖心的側表面；

(3)在涂覆好高溫密封膠的巖心兩端放置上巖心塞和下巖心塞，并將上巖心塞、巖心及下巖心塞放入其中一塊金屬壓塊的半圓形空腔內；

(4)將兩塊金屬壓塊對接并夾持所述巖心、上巖心塞和下巖心塞，將對接后的兩塊金屬壓塊放置到兩個卡槽內，并在兩個卡槽上分別連接圍壓加載系統(tǒng)；

(5)啟動圍壓加載系統(tǒng)，將推力通過兩個卡槽傳遞到兩塊金屬壓塊上，轉變?yōu)榧虞d到涂覆高溫密封膠的巖心上的圍壓，圍壓使得涂覆的高溫密封膠均勻分散開，在圍壓作用下高溫密封膠的超細固體粉料將金屬壓塊與巖心間的縫隙填滿，并保持內聚力使密封膜不破裂，實現(xiàn)對巖心的密封。

所述的巖心密封方法，其中，還包括步驟(6)，其中所述上巖心塞連接有軸向壓力加載系統(tǒng)，通過軸壓跟蹤泵驅動軸向短程液壓缸，將壓力加載到下巖心塞上。