一種真三軸巖心夾持器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油能源技術領域，具體地說，尤其涉及一種在石油和天然氣的地質勘探研究開發中，用于對巖心物性進行分析的真三軸巖心夾持器。
【背景技術】
[0002]巖心夾持器是開發試驗中用途最廣泛的基礎組件之一，在地質勘探研究開發中，尤其是石油和天然氣的地質勘探和研究生產開發方面，需要從地下取出相關地層巖心，進行巖心物性分析實驗都要用到巖心夾持器。巖心夾持器作為一種夾持和密封巖心、完成巖石滲透率、孔隙度測試或各種巖心驅替實驗的專門裝置，其主要功能是將待測的巖石樣品放入其中，并保證測試流體通過巖心樣品前后兩端時，能將巖石樣品的側表面完全密封住。其功能比較單一，主要集中于巖心測試用途。由于地層的復雜多樣性，各個地層的原始環境不同，對巖心夾持器的要求也不同。
[0003]目前的夾持器普遍采用液壓傳動和氣壓傳動。由于氣體和液體在一定壓力下存在一定的壓縮性，流體的形狀改變時，流體各層之間也存在一定的運動阻力(即粘滯性)。目前設計的液壓傳動和氣壓傳動加載軸壓時將流體看作是理想的流體，沒有考慮到超高壓作用下，液體的壓縮性很顯著，會造成數據的偏差。如公開號CN202562913U所公開的一種三軸向巖心夾持器包括:夾持器筒體、橡膠套、第一固定環、第二固定環、第一壓緊帽和第二壓緊帽，所述第一壓緊帽和第二壓緊帽分別于所述第一固定環和第二固定環的側端相抵頂，夾持器還包括:第一堵頭和第二堵頭，沿軸向貫穿第一壓緊帽和第二壓緊帽，分別頂抵于橡膠套的待測巖心的兩側端；軸向壓力活塞組件包括軸向壓力簡體和軸向壓力活塞，軸向壓力活塞通過軸向壓力螺帽與第一堵頭相連接，第一堵頭通過軸向壓力活塞的軸向滑動向待測巖心施加軸向壓力；第一堵頭和第二堵頭分別與第一壓緊帽和第二壓緊帽可拆裝的相連接。在具體實施時，通過向徑向圍壓空間內輸入壓力液體，實現對待測巖心施加徑向壓力，而通過對軸向壓力活塞組件驅動第一堵頭向待測巖心施加軸向壓力。這種結構的缺點是:僅使用液壓傳動，沒有考慮到超高壓作用下，液體的壓縮性會顯著增大。如果不準確的考慮液體的額壓縮性，液壓系統就不能可靠，精確地工作，甚至報廢或者發生事故。
[0004]為此也有一些利用手動栗加壓的巖心夾持器，如公開號CN201340381Y所公開的一種三軸向巖心夾持器，其左邊部分設有壓帽、左堵頭、巖心室、左巖心堵頭、定位墊圈及左小壓帽，右邊部分設有軸向壓力活塞、右小壓帽、右堵頭及右巖心堵頭，在巖心室外圍設有膠套，膠套通過連接板與兩對活塞相連，活塞的外側連有兩個承壓筒。本三軸向夾持器由于采用三組活塞(水平、垂直和軸向)。三軸向巖心夾持器的三軸向壓力均通過手動栗來實現的。這種結構的缺點是:巖心室的規格大小不能變化，若待測試樣長度變化很大會造成密封不嚴，從而導致流體泄露，會直接影響到測量結果，而且裝卸待測樣品困難，清洗不便。另外該裝置的三軸向壓力均通過手動栗來實現，費時費力，壓力不能精確控制，栗軸易受不平衡力，磨損嚴重，泄漏較大，對液體的污染也比較敏感，結構復雜，制造工藝要求比較高，價格貴等缺陷。
【發明內容】
[0005]為克服現有技術中存在的超高壓狀態下，液體的壓縮性會顯著增大，壓力不能精確控制等問題，本發明提供了一種易于拆裝、便于清洗、密封效果好、巖心規格可調，并安裝有壓力傳感器的真三軸巖心夾持器，對于高壓軸壓狀態下，本發明設計了機械加載軸壓的方式取代液壓傳動和氣壓傳動，并能夠實現自動控制與報警的效果。
[0006]本發明的技術方案是:
[0007]—種真三軸巖心夾持器，包括夾持器筒體4、活塞、導軌17、禍輪減速箱14和支撐底座19，其特征在于:所述夾持器筒體4具有軸向貫通的空腔7，活塞通過空腔7，與空腔7同軸向放置，所述筒體4側壁中部依次設置有環壓入口 8和環壓出口 9，所述活塞分別為液壓活塞6和機械加載軸壓活塞13，液壓活塞6和機械加載軸壓活塞13不接觸，液壓活塞6和機械加載軸壓活塞13中間具有小空腔30，所述導軌17至少有兩根，導軌17的底端均固定在支撐底座19上，所述渦輪減速箱14后端嵌入有行程開關22，該行程開關22安裝在渦輪減速箱14與導軌17相接處的上方，與導向板18齊平。在此基礎上，所述行程開關包括擋板、彈簧片和接觸裝置，從上至下依次設置為擋板、彈簧片和接觸裝置，所述彈簧片為倒“U”型金屬片，所述擋板與彈簧片相抵，所述接觸裝置與彈簧片不接觸。
[0008]在此基礎上，所述接觸裝置包括觸頭和觸點，該觸頭為半球形金屬的動觸頭，該觸點為帶有墊片的固定觸點，觸頭和觸點不接觸。
[0009]在此基礎上，所述液壓活塞左右兩端的末端設置有錐度套a，該錐度套a的另一端與筒體相連，所述液壓活塞從左至右依次設置有液壓出口、流體入口和液壓入口。
[0010]在此基礎上，所述機械加載軸壓活塞包括支撐套、渦輪減速箱和伺服電機，所述支撐套左右兩端的頂端設置有錐度套b，該錐度套b另一端與筒體相連，支撐套左右兩端的末端固定有渦輪減速箱，機械加載軸壓活塞固定在支撐套和渦輪減速箱正中間，所述機械加載軸壓活塞末端固定有導向板，所述導向板與導軌滑動連接，所述機械加載軸壓活塞設置有驅替出口，所述驅替出口與流體入口同軸向。
[0011]在此基礎上，所述機械加載軸壓活塞頂端設置有壓力傳感器；所述壓力傳感器通過放大電路與控制單元相連。
[0012]在此基礎上，所述控制單元通過驅動電路與伺服電機相連。
[0013]在此基礎上，所述伺服電機右端設置軸套，該軸套另一端有與渦輪減速箱相連。
[0014]在此基礎上，所述導軌與渦輪減速箱接觸的兩端上方均設置有行程開關。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0016]1、機械加載軸壓活塞內部設置有壓力傳感器，靈敏度高，精度比壓力表高，在工作中將測得的實時信號傳輸給控制單元，然后控制單元對伺服電機和渦輪減速器進行自動控制，本發明能夠實行壓力系統操作過程的自動控制和遙測，可以實行壓力的安全保護，保證了設備的穩定運行，增強了安全保障，提高了工作效率。
[0017]2、真三軸巖心夾持器的液壓活塞左右兩端與筒體以及支撐套左右兩端與筒體均通過新型機械傳動聯接部件錐度套連接，通用性，互換性很好，能夠快速取出巖樣，標準化程度高、精度高、結構緊湊、安裝拆卸方便，適用各種場合，而且使用壽命較長。
[0018]3、真三軸巖心夾持器前端面采用液壓加載，通過液壓栗注入高壓液體通過液壓活塞作用在待測試樣端面，施以軸壓，后端面采用伺服電機和渦輪減速箱直接作用機械加載軸壓活塞一個軸向壓力，兩種加載方式同時使用，盡量避免了液壓傳動的液體具有壓縮性的缺點，并結合了兩種加載方式的優點，實現大傳動比、傳動平穩、噪聲低、可實現自鎖、結構緊湊容易實現過載保護運轉平穩，容易吸收沖擊和振動。操縱簡單，便于實現自動化。
[0019]4、液壓活塞和機械加載軸壓活塞中間小空腔的規格尺寸為Φ50Χ (0-100)_，適合多種規格的待測試樣。由于確定了可調節的范圍，所以使用前可以選擇在此范圍內的待測試樣，這樣能夠保證工作過程中待測試樣與真三軸巖心夾持器緊密接觸，不會導致流體的泄露從而影響數據結果，減少了重復性的工作，也節約了成本。
[0020]5、渦輪減速箱后端置有行程開關，當壓力過大時，可以觸發行程開關，及時報警，避免損壞設備，提高了安全系數，而且安裝有兩個行程開關，需要同時觸發才能報警，避免了操作人員手誤而引發報警。
【附圖說明】
[0021]圖1是真三軸巖心夾持器結構示意圖；
[0022]圖2是真三軸巖心夾持器結構壓力檢測運行原理圖；
[0023]圖3是真三軸巖心夾持器結構壓力檢測結構示意圖；
[0024]圖4是真三軸巖心夾持器結構行程開關工作時狀態示意圖；
[0025]圖5是真三軸巖心夾持器結構行程開關正常狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0027]根據圖1所示:本發明包括夾持器筒體4、活塞、導軌17、渦輪減速箱