專利名稱：一種巖芯夾持器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實驗機具，特別涉及一種巖芯夾持器，適用于不同閉合壓力、不同鋪砂濃度下支撐劑的嵌入規律及對導流能力的傷害程度進行模擬實驗。支撐劑嵌入導流實驗中巖芯夾持器，
背景技術：
常規導流能力實驗是把支撐劑鋪放在平板夾持器之間進行測量的，平板夾持器為兩塊鋼板。裂縫導流能力模擬實驗裝置是用液壓機提供閉合壓力，該壓力作用于平板夾持器上，以足夠的時間讓支撐劑達到擬穩定狀態，然后讓測試液體流過支撐劑層，測出不同閉合壓力條件下的裂縫寬度、壓差及流速，用達西定律計算裂縫內支撐劑層滲透率及裂縫導流能力。改變支撐劑鋪設濃度，可以測量不同鋪砂濃度下的導流能力。為了研究支撐劑嵌入巖芯的程度，API建議將巖芯加工成長為114mm,寬38mm的板狀,鑲于模具中開展模擬實 驗。可得到支撐劑嵌入巖芯的量及此時的導流能力。但是，現有的平板夾持器并不適合所有的巖芯。例如，儲層巖芯一般來自鉆井取芯，尺寸為直徑略大于100_的圓柱。由于該巖石具有脆性的特點，將這種圓柱狀巖芯加工成巖板，難度大，而且要浪費很長一段巖芯。故此，針對儲層巖使用現有的平板夾持器存在著巖板加工難度大的問題，不方便嵌入實驗的開展的問題。
實用新型內容為了解決使用現有的平板夾持器存在著巖板加工難度大的問題，不方便嵌入實驗的開展的問題，本實用新型實施例提供了一種巖芯夾持器。所述技術方案如下一種巖芯夾持器，所述巖芯夾持器整體為圓柱形，由上至下順次包括上部活塞、第一環形封條、第二環形封條、下部活塞、測試流體進口和測試流體出口，所述下部活塞設有中心孔，所述測試流體進口與測試流體出口分別設置在試驗裝置機體上，試驗時，所述第一環形封條和第二環形封條之間順次安裝上部圓柱形巖樣、支撐劑充填層和下部圓柱形巖樣，其中，所述下部圓柱形巖樣設有下部巖樣中心孔，所述第一環形封條用于密封所述上部活塞和所述上部圓柱形巖樣，所述第二環形封條用于密封所述下部圓柱形巖樣和所述下部活塞。本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是本實用新型通過將現有技術中的長板形巖芯夾持器改造為圓柱形巖芯夾持器，通過全直徑巖芯巖樣代替巖板開展支撐劑嵌入實驗，使得支撐劑嵌入實驗巖芯巖樣加工簡單，可操作性強，經濟適用，模擬實驗結果真實可靠，便于真實模擬研究在不同閉合壓力、不同鋪砂濃度下支撐劑的嵌入規律及對導流能力的傷害程度，解決了常規巖芯夾持器所要求的巖板加工難度大的問題，節約了較長段全直徑巖芯，方便了嵌入實驗有效開展。
[0007]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實用新型所述巖芯夾持器支撐劑嵌入導流實驗結構示意圖。圖中各符號表示含義如下I-上部圓柱形巖樣；2_下部圓柱形巖樣；3_支撐劑充填層；4_下部巖樣中心孔；5-上部活塞；6_下部活塞；7A-第一環形封條；7B-第二環形封條；8_測試流體進口 ；9_測試流體出口 ；10_試驗裝置機體。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新 型實施方式作進一步地詳細描述。如圖I所示，本實用新型所述的巖芯夾持器，所述巖芯夾持器整體為圓柱形，由上至下順次包括上部活塞5、第一環形封條7A、第二環形封條7B、下部活塞6、測試流體進口8和測試流體出口 9，所述下部活塞6設有中心孔，所述測試流體進口 8與測試流體出口 9分別設置在試驗裝置機體10上，試驗時，所述第一環形封條7A和第二環形封條7B之間順次安裝上部圓柱形巖樣I、支撐劑充填層3和下部圓柱形巖樣2，其中，所述下部圓柱形巖樣2設有下部巖樣中心孔4，所述第一環形封條7A用于密封所述上部活塞5和所述上部圓柱形巖樣1，所述第二環形封條7B用于密封所述下部圓柱形巖樣2和所述下部活塞6。其中，測試流體進口 8還是壓差傳感測試孔并用于放置多孔金屬濾器；測試流體出口 9還是壓差傳感測試孔并用于放置多孔金屬濾器。本實用新型通過將現有技術中的長板形巖芯夾持器改造為圓柱形巖芯夾持器，通過全直徑巖芯巖樣代替巖板開展支撐劑嵌入實驗，使得支撐劑嵌入實驗巖芯巖樣加工簡單，可操作性強，經濟適用，模擬實驗結果真實可靠，便于真實模擬研究在不同閉合壓力、不同鋪砂濃度下支撐劑的嵌入規律及對導流能力的傷害程度，解決了常規巖芯夾持器所要求的巖板加工難度大的問題，節約了較長段全直徑巖芯，方便了嵌入實驗有效開展。如圖2所示，使用本實用新型的試驗過程，具體如下將支撐劑充填層3鋪于上部圓柱形巖樣I與下部圓柱形巖樣2端面之間，測試液體從測試流體進口 8流入，通過徑向流由下部巖樣中心孔4流向下部圓柱形巖樣2外緣，從測試流體出口 9流入量杯，通過上部活塞5和下部活塞6給上部圓柱形巖樣I和下部圓柱形巖樣2端面加壓，由下面的達西公式可得到不同閉合壓力下支撐劑的嵌入值和導流能力。
QlA , RKh = --In —
2御 Rw式中K-支撐劑充填層滲透率，y m2 ；U-試驗溫度條件下試驗液體的粘度，mPas ；Q-流量，cm3/min ;h-裂縫寬度，cm;A p-壓差(上游壓力減去下游壓力)，kPa ;[0023]R-巖樣外徑，本例中具體指上部圓柱形巖樣I及下部圓柱形巖樣2的外徑；Rw-巖樣內孔直徑，本例中具體指下部巖樣中心孔4直徑。將鉆井巖芯加工成如下尺寸兩塊試樣上部圓柱巖樣直徑102mm、高80mm ;下部圓柱巖樣直徑102mm、高55mm,且下部圓柱巖樣要加工出直徑為8mm的中心孔；導流實驗還是以API為標準。加工完成后對巖芯表面拍照，記錄實驗前的巖心表面狀況。先將下部圓柱巖樣放入圓柱狀夾持器中，鋪入一定濃度的支撐劑形成支撐劑充填層3，再放入上部圓柱巖樣及活塞，形成巖芯夾持器總成。將整個巖芯夾持器總成放到壓力機工作臺上。使用煤油作為流動液體(流量穩定在10ml/min)，環境溫度為12°C，使用的支撐劑是20/40目的陶粒。用差壓傳感器測量煤油徑向流過支撐劑層的壓差，整個實驗過程與常規導流實驗相似。本實驗分別采用5kg/m2、10kg/m2、15kg/m2三種鋪砂濃度。在實驗過程中，重點測量10MPa、20MPa、30MPa等整數閉合壓力點的讀數，此時閉合壓力需穩定較長時間，使支撐劑充填層3的流動達到半穩態。在一 定的閉合壓力下使液體流過支撐劑充填層3，測量支撐劑充填縫寬、壓差和流量。然后根據公式計算支撐劑充填層3的導流能力和滲透率。實驗結束后，對發生嵌入的巖石表面拍照將其表面切片，以便采用顯微鏡進行進一步觀測。這樣便簡潔真實實現模擬支撐劑在儲層中嵌入及導流實驗。實例蘇323井儲層I號巖心埋深3412. 5-3412. 7m，巖心編號為1-23/128，巖性為砂巖。導流能力隨閉合壓力的變化規律閉合壓力對導流能力的影響非常顯著，對于15kg/m2鋪砂濃度，當閉合壓力為IOMPa時，導流能力中值為37 y m2. cm;當閉合壓力為20MPa時，導流能力中值為34 u m2. cm ；當閉合壓力為30MPa時，導流能力為20 y m2. cm ;當閉合壓力為40MPa時，導流能力為15 ii m2. cm ;當閉合壓力為50MPa時，導流能力為12 y m2. cm。鋪砂濃度對導流能力的影響也比較顯著，如在40MPa閉合壓力下，鋪砂濃度為5Kg/m2時，導流能力為6 V- m2. cm,鋪砂濃度為10Kg/m2時,導流能力為9 u m2. cm ;鋪砂濃度為15Kg/m2時，導流能力為13 u m2. cm。縫寬隨閉合壓力的變化規律不論哪種鋪砂濃度，隨著閉合壓力的增加，縫寬都近似線性下降。鋪砂濃度為5Kg/m2時，當閉合壓力為0時，縫寬為0. 35cm ;當閉合壓力為50MPa時，縫寬為0. 22cm。鋪砂濃度為10Kg/m2時，當閉合壓力為0時，縫寬為0. 62cm ;當閉合壓力為50MPa時，縫寬為0. 45cm。鋪砂濃度為15Kg/m2時，當閉合壓力為0時，縫寬為0. 92cm ；當閉合壓力為50MPa時，縫寬為0. 75cm。支撐劑嵌入深度隨閉合壓力的變化規律隨著閉合壓力的增加，嵌入深度線性增力口，但與鋪砂濃度關系不大。地層強度高，嵌入深度很小，最大只有0.03cm。此時模擬壓裂液為煤油，因此，不能表征水基壓裂液對地層的軟化作用對嵌入深度的影響。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1. ー種巖芯夾持器，其特征在于，所述巖芯夾持器整體為圓柱形，由上至下順次包括上部活塞、第一環形封條、第二環形封條、下部活塞、測試流體進口和測試流體出口，所述下部活塞設有中心孔，所述測試流體進ロ與測試流體出口分別設置在試驗裝置機體上，試驗時，所述第一環形封條和第二環形封條之間順次安裝上部圓柱形巖樣、支撐劑充填層和下部圓柱形巖樣，其中，所述下部圓柱形巖樣設有下部巖樣中心孔，所述第一環形封條用于密封所述上部活塞和所述上部圓柱形巖樣，所述第二環形封條用于密封所述下部圓柱形巖樣和所述下部活塞。
專利摘要本實用新型公開了一種巖芯夾持器，屬于試驗機具領域。所述巖芯夾持器整體為圓柱形，由上至下順次包括上部活塞、第一環形封條、第二環形封條、下部活塞、測試流體進口和測試流體出口，所述下部活塞設有中心孔，所述測試流體進口與測試流體出口分別設置在試驗裝置機體上。本實用新型所述圓柱形巖芯夾持器，將全直徑巖芯巖樣代替巖板開展支撐劑嵌入實驗，使得支撐劑嵌入實驗巖芯巖樣加工簡單，可操作性強，經濟適用，模擬實驗結果真實可靠，便于真實模擬研究在不同閉合壓力、不同鋪砂濃度下支撐劑的嵌入規律及對導流能力的傷害程度，解決了常規巖芯夾持器所要求的巖板加工難度大的問題，節約了較長段全直徑巖芯，方便了嵌入實驗有效開展。
文檔編號G01N33/00GK202614742SQ20122017231
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者韓巧榮, 馬旭, 張燕明, 丁里, 來軒昂, 古永紅, 凌云, 李紅英, 周長靜, 趙倩云, 肖元相, 劉曉瑞, 呂小明 申請人:中國石油天然氣股份有限公司