[發明專利]一種巖心水化膨脹分析儀

在審

• 申請號: 201610817108.9
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN107807219A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 王俊濤;張敬輝;王傳富;經淑惠;夏曄;周曉蕾;李萌;李卉
• 申請（專利權）人: 勝利油田金剛石石油技術有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域

本發明涉及鉆井地層泥頁巖檢測儀器領域的一種分析測定巖心水化膨脹的巖心水化膨脹分析儀，特別適用于測定流體對巖心的水化膨脹力和巖心的水化膨脹高度。

背景技術

鉆井所遇的地層75%是由泥頁巖組成的，且90%的井壁失穩發生在泥頁巖段，因此鉆井流體對泥頁巖抑制性能的影響評價方法非常重要。鉆井液抑制性的室內評價方法比較多，日前常用的方法有頁巖滾動回收率法、體積膨脹法、亞甲基蘭比表面積法和高溫高壓膨脹法。目前，國內外用于鉆井流體對巖心抑制性的評價裝置主要為頁巖膨脹儀，調研這部分儀器，存在兩個主要問題：一是由于未給感應器增加初始壓力，不能保證在膨脹開始階段感應器與巖心完全接觸；二是儀器大多測定的是膨脹位移，不能分析膨脹力。

2002年2月中石油勘探開發研究院李榮華等獲得發明《智能膨脹儀》，專利公開號CN2478097。該發明由支架、液池、測量筒、夾持調節定位裝置、傳感器構成，支架由橫梁、立柱、底座及底板組成，橫梁安裝在立柱上，立柱固定于底板上，液池放在位于底板上的底座的凹槽中，液池中安裝有測量筒，活塞位于測量筒內，夾持調節定位裝置安裝在橫梁上，傳感器由夾持調節定位裝置固定，傳感器的一端與活塞接觸，另一端與測量器連接。該儀器可以測定水化膨脹高度，但一方面不能確定實驗開始傳感器與巖心密切接觸，另一方面不能檢測膨脹力的大小。

2005年5月余維初等獲得發明《非接觸式高溫高壓智能膨脹儀》，專利公開號CN2700883。該發明克服了現有常溫常壓和高溫高壓膨脹儀不能真實和精確地描述井下條件粘土的膨脹情況，實驗誤差大，加入粘土抑制劑后對粘土的防膨脹效果不能預計的問題。但該發明仍然無法消除傳感器與粘土的接觸所帶來的系統誤差問題。

2008年9月曲英君等獲得授權專利高溫高壓膨脹儀，專利公開號CN101261214。該發明解決了普通接觸式膨脹儀檢測精度不高、非接觸式膨脹儀高溫條件下無法工作的缺點，但不能檢測膨脹力。

2009年12月長江水利委員會長江科學院朱潔兵等獲得發明《全自動巖石膨脹力測試儀》，專利公開號CN201359541。該發明發明了專門的軸向力加載系統，提高了膨脹力測試成果準確性。但其缺陷包括：⑴該儀器采用彈簧加壓，而彈簧疲勞程度對結果影響較大，由于無法判斷何時需要更換彈簧，因此可能對結果產生嚴重影響；⑵無法測定巖心的膨脹高度。

2011年6月中石油鉆井工程技術研究院孫金生等獲得發明《一種新型智能高溫高壓膨脹儀》，專利公開號CN201852776U。該發明巖心壓棒設置在巖心的頂端，巖心套設置在巖心壓棒和巖心的兩側，巖心設置在巖心杯底蓋的頂端，沒有加壓裝置，也不能測定膨脹力。

2011年11月中國地質大學(武漢)聶良佐等人獲得發明專利《一種膨脹儀》，專利公開號CN102230931A。該發明提供的膨脹儀可同時觀測土樣垂直向及水平向的膨脹變形，但無法測定膨脹力。

2014年11月三峽大學劉杰等獲得發明《一種膨脹儀》，專利公開號CN203940823U。該膨脹儀適合待到野外工作，能快速檢測到粗略的實驗數據，精確度較高，但無法測定膨脹力。

2015年4月褚奇等獲得授權的發明專利《一種帶有自動加樣系統的頁巖膨脹儀》，專利公開號CN204269626U。該發明提供了一種帶有自動加樣系統的頁巖膨脹儀，簡化了操作步驟，降低了實驗過程中人為因素造成的實驗誤差，但不能在實驗初向感應器提供初始壓力。

發明內容

針對上述諸多膨脹儀的不足之處，本發明提供一種巖心水化膨脹分析儀。該分析儀設計了加壓裝置，在實驗開始前可以在感應器上增加初始壓力，以降低儀器的系統誤差；可以同時測定流體對巖心的水化膨脹力和巖心的水化膨脹高度。

本發明的技術方案是：