CN107102019A - 无磁渗吸装置 - Google Patents

Abstract

一种无磁渗吸装置，包括：筒体(6)；衬筒(5)，衬筒(5)设置于筒体(6)内，衬筒(5)的外表面与筒体(6)的内表面通过螺纹相互配合，衬筒(5)内部形成渗吸室(7)；岩心堵头(4)，岩心堵头设置于衬筒(5)的两端，岩心堵头上设置有第一孔；堵头(3)，堵头(3)设置于岩心堵头(4)外侧，堵头(3)上设置有第二孔和导热油出口(2)，第二孔与第一孔同轴且相互连通，导热油出口(2)连通至岩心堵头(4)、衬筒(5)与筒体(6)形成的空间；以及加长接头(1)，加长接头(1)穿过第二孔和第一孔，且加长接头(1)上设置有第三孔，第三孔与所述第一孔同轴且相互连通。

Description

无磁渗吸装置

技术领域

本发明涉及油气田开发领域，特别涉及一种能够耐受高温高压的无磁渗吸装置。

背景技术

渗吸是静态条件下多孔介质自发的吸入某种润湿流体的过程，其驱动力为毛细管力。评价渗吸作用需要特定的实验装置，该装置要能够给流体和岩心提供静态相互作用的空间，并且渗吸装置必须具备表征岩心内流体含量变化的测量功能。现有渗吸实验装置均为常压装置，工作压力为大气压。油气藏开发过程为高温高压过程，注入的流体在高压下与油藏流体作用。为了研究高温高压条件下的渗吸作用，需要设计高温高压渗吸实验装置。在能够提供流体与岩石静态相互作用密闭空间的同时，该装置必须能够耐受压力和温度，模拟高温高压环境。同时该装置也能够定量表征岩心内流体含量的变化。

核磁共振技术在石油勘探开发中的应用主要集中在储层结构研究分析评价、油气藏岩石中流体分布特征、渗流机理研究等方面。利用核磁共振技术能够定量表征不同条件下岩心内流体含量的变化。

若要利用核磁共振技术在高温、高压条件下进行渗吸实验，就必须开发设计专门用于油气田开发研究的核磁渗吸实验装置。该装置必须无核磁信号，同时具有能够耐受高温高压的密闭腔体，该腔体能够放置岩心，并且岩心外部依然具有自由空间，该空间能够充入流体，流体与岩心在密闭腔体内发生渗吸作用。利用核磁共振技术定量表征渗吸作用对岩心内流体含量的影响，以此评价渗吸作用规律。

岩心核磁共振实验是将含有油、水和气体的岩心放入到静磁场射频线圈中，岩心周围不能有金属材料包围，否则金属材料会屏蔽发射激发岩心核磁共振信号的RF脉冲。另外任何含有铁磁物质的材料也不能放入到静磁场中。

专利CN102062742B公开了一种核磁共振成像用填砂式夹持器，其设计压力为0-15MPa，设计温度为0-70℃，能进行多相多组分流体在模拟岩心中渗流和输运特性的室内实验研究，其部件均采用聚酰胺-酰亚胺材料。该专利的两个封头和内体之间的腔体填充多孔介质，装好端盖密封。其腔体内必须填充多孔介质以支持两个封头，否则在注入流体过程中两个堵头将会脱离初始位置，难以形成密封腔体。因此该结构不能在高温高压下提供同时容纳流体和岩心的空间。此外，该专利使用的材料为聚酰胺-酰亚胺，难以承受高于15MPa的压力。

专利CN102507626A公开了一种核磁共振兼容的岩心加持器，可在模拟地层条件下对岩心进行油水驱替的同时进行核磁共振在线测量。其采用无磁非金属材料聚酰亚胺，并将射频线圈嵌入到岩心夹持器内。其整体依然是夹持器结构：外部具有承压的筒体，内部具有包裹岩心的聚四氟乙烯胶套，其为非承压材料，需要通过环压流体的压力平衡胶套内的流压，进而开展驱替实验，此结构难以形成耐受高温高压的密闭腔体。

专利CN104020098A公开了一种高温高压条件下渗吸动态测定装置，其采用的高温高压釜体为不锈钢材质，并且利用称量法连续测量浸泡在高温高压流体内的岩心，获得岩心的渗吸规律，该专利提供的不锈钢釜体难以满足核磁共振分析的要求。

现有文献未见能够开展高温高压条件核磁共振渗吸实验的装置。

发明内容

本公开的目的是提供一种无磁渗吸实验装置，结合核磁共振技术和该实验装置能够开展核磁共振渗吸实验，评价高温高压条件下流体与岩石的渗吸作用。

本公开采用以下解决方案：

一种无磁渗吸装置，包括：

筒体；

衬筒，所述衬筒设置于所述筒体内，所述衬筒的外表面与所述筒体的内表面通过螺纹相互配合，所述衬筒内部形成渗吸室；

一对岩心堵头，所述一对岩心堵头设置于所述衬筒的两端，所述岩心堵头上设置有第一孔；

一对堵头，所述堵头设置于所述岩心堵头外侧，所述堵头上设置有第二孔和导热油出口，所述第二孔与所述第一孔同轴且相互连通，所述导热油出口连通至所述岩心堵头、所述衬筒与所述筒体形成的空间；以及

一对加长接头，所述加长接头穿过所述第二孔和第一孔，且所述加长接头上设置有第三孔，所述第三孔与所述第一孔同轴且相互连通。

优选地，所述第二孔的直径大于所述加长接头的外径。

优选地，所述衬筒与所述岩心堵头之间设置有密封圈。

优选地，所述岩心堵头包括直径扩大的台阶状结构，所述台阶状结构的下表面卡紧所述衬筒的外端面。

优选地，所述堵头的外表面与所述筒体的内表面通过螺纹相互配合。

优选地，所述堵头与所述筒体之间设置有密封圈。

优选地，所述加长接头与所述第一孔之间通过螺纹相互配合。

优选地，所述加长接头与所述第一孔之间设置有密封圈。

优选地，所述衬筒具有光滑的内表面。

优选地，所述筒体由玻璃钢制成，所述加长接头、堵头、岩心堵头和衬筒均由聚醚醚酮制成。

与现有技术相比，本公开的无磁渗吸装置通过岩心堵头与衬筒构成渗吸室，其内放置岩心，岩心四周充满流体，以此开展渗吸实验。无磁渗吸装置的筒体采用无磁材料玻璃钢，其余部件采用无磁材料聚醚醚酮，能够承受高温高压的工作环境。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据示例性实施例的无磁渗吸装置的剖视图；

图2示出了图1中A-A’截面剖视图。

主要附图标记说明：

1-加长接头；2-导热油出口；3-堵头；4-岩心堵头；5-衬筒；6-筒体；7-渗吸室；8-导热油通道。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据示例性实施例的无磁渗吸装置包括：

筒体；

衬筒，衬筒设置于筒体内，衬筒的外表面与筒体的内表面通过螺纹相互配合，衬筒内部形成渗吸室；

一对岩心堵头，一对岩心堵头设置于衬筒的两端，岩心堵头上设置有第一孔；

一对堵头，堵头设置于岩心堵头外侧，堵头上设置有第二孔和导热油出口，第二孔与第一孔同轴且相互连通，导热油出口连通至岩心堵头、衬筒与筒体形成的空间；以及

一对加长接头，加长接头穿过第二孔和第一孔，且加长接头上设置有第三孔，第三孔与第一孔同轴且相互连通。

使用时，岩心置于渗吸室内。岩心堵头上的第一孔与加长接头上的第三孔相互连通，从而高压流体可通过加长接头上的第三孔、岩心堵头上的第一孔进入渗吸室内。导热油出口连通至岩心堵头、衬筒与筒体形成的空间，从而导热油可通过导热油出口进入衬筒与筒体之间的螺纹，螺纹作为导热油通道，从而导热油可循环加热衬筒内的渗吸室，进而加热渗吸室内的岩心。

作为优选方案，第二孔的直径稍微大于加长接头的外径，从而加长接头与孔之间为过盈配合，防止高压流体泄漏。

作为优选方案，衬筒与岩心堵头之间设置有密封圈，例如耐腐蚀的O型密封圈，以便密封衬筒内的高压流体，防止高压流体泄露。

作为优选方案，岩心堵头包括直径扩大的台阶状结构，台阶状结构的下表面能够卡紧衬筒的外端面。

作为优选方案，堵头的外表面与筒体的内表面通过螺纹相互配合，且堵头与筒体之间设置有密封圈，例如O型密封圈，以防止导热油泄漏。

作为优选方案，加长接头与第一孔之间通过螺纹相互配合，且加长接头与第一孔之间设置有密封圈，例如O型密封圈，以密封加长接头与岩心堵头之间的空隙，防止高压流体泄漏。

作为优选方案，衬筒具有光滑的内表面。

作为优选方案，筒体由玻璃钢制成，加长接头、堵头、岩心堵头和衬筒均由聚醚醚酮制成。能够承受的最高工作压力为30MPa，最高工作温度为80℃。

以下详细说明利用示例性实施例的无磁渗吸装置进行渗吸实验的具体步骤：

(1)将一侧的岩心堵头装入衬筒内，岩心堵头卡紧衬筒外端面；

(2)将该一侧加长接头与岩心堵头螺纹连接；

(3)将该一侧堵头的圆孔穿过加长接头，并通过螺纹旋入筒体，堵头的前端压紧岩心堵头外端面；

(4)将岩心从衬筒的另一侧装入渗吸室；

(5)将该另一侧的岩心堵头装入衬筒内，岩心堵头卡紧衬筒外端面；

(6)将该另一侧的加长接头与岩心堵头螺纹连接；

(7)将该另一侧堵头的圆孔穿过加长接头，通过螺纹旋入筒体，并且堵头的前端压紧岩心堵头外端面；

(8)利用循环泵使得导热油循环地从一侧的导热油出口注入，从另一侧的导热油出口流出，加热一段时间(例如48小时)，确保渗吸室内的岩心温度达到设定温度。

(9)从该一侧的加长接头的圆孔注入高压流体，高压流体经过岩心堵头的圆孔进入渗吸室，利用高压流体对渗吸室进行加压，直到达到设定压力。

(10)进行核磁共振弛豫谱和成像分析。

下面参考附图详细描述根据示例性实施例的无磁渗吸装置。如图1和2所示，根据示例性实施例的无磁渗吸装置包括：筒体6、衬筒5、一对岩心堵头4、一对堵头3和一对加长接头1。

衬筒5设置于筒体6内，衬筒5的外表面与筒体6的内表面通过螺纹相互配合，螺纹形成导热油通道8。衬筒5具有光滑的内表面，其内部形成渗吸室7。一对岩心堵头分别设置于衬筒5的两端，岩心堵头上设置有第一孔。堵头3设置于岩心堵头4外侧，堵头3上设置有第二孔和导热油出口2，第二孔与第一孔同轴且相互连通，导热油出口2连通至岩心堵头4、衬筒5与筒体6形成的空间。加长接头1穿过第二孔和第一孔，且加长接头1上设置有第三孔，第三孔与第一孔同轴且相互连通。

堵头3的第二孔的直径稍大于加长接头1的外径，二者之间为过盈配合。堵头3与筒体6之间、加长接头1与岩心堵头4的第一孔之间均通过螺纹相互配合。而且在衬筒5与岩心堵头4之间、堵头3与筒体6之间、以及加长接头1与第一孔之间均设置有O型密封圈，以防止泄漏。

岩心堵头4包括直径扩大的台阶状结构，安装好以后，台阶状结构的下表面卡紧衬筒5的外端面。此外，当堵头3完全旋入筒体内之后，堵头3的端面与岩心堵头4的端面紧密接触，确保岩心堵头4将流体的压力传递给堵头3。

筒体6由玻璃钢制成，加长接头1、堵头3、岩心堵头4和衬筒5均由聚醚醚酮制成。

上述技术方案只是本发明的一种实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种无磁渗吸装置，包括：

筒体(6)；

衬筒(5)，所述衬筒(5)设置于所述筒体(6)内，所述衬筒(5)的外表面与所述筒体(6)的内表面通过螺纹相互配合，所述衬筒(5)内部形成渗吸室(7)；

一对岩心堵头(4)，所述一对岩心堵头设置于所述衬筒(5)的两端，所述岩心堵头上设置有第一孔；

一对堵头(3)，所述堵头(3)设置于所述岩心堵头(4)外侧，所述堵头(3)上设置有第二孔和导热油出口(2)，所述第二孔与所述第一孔同轴且相互连通，所述导热油出口(2)连通至所述岩心堵头(4)、所述衬筒(5)与所述筒体(6)形成的空间；以及

一对加长接头(1)，所述加长接头(1)穿过所述第二孔和第一孔，且所述加长接头(1)上设置有第三孔，所述第三孔与所述第一孔同轴且相互连通。

2.根据权利要求1所述的无磁渗吸装置，其中所述第二孔的直径大于所述加长接头(1)的外径。

3.根据权利要求1所述的无磁渗吸装置，其中所述衬筒(5)与所述岩心堵头(4)之间设置有密封圈。

4.根据权利要求1所述的无磁渗吸装置，其中所述岩心堵头(4)包括直径扩大的台阶状结构，所述台阶状结构的下表面卡紧所述衬筒(5)的外端面。

5.根据权利要求1所述的无磁渗吸装置，其中所述堵头(3)的外表面与所述筒体(6)的内表面通过螺纹相互配合。

6.根据权利要求5所述的无磁渗吸装置，其中所述堵头(3)与所述筒体(6)之间设置有密封圈。

7.根据权利要求1所述的无磁渗吸装置，其中所述加长接头(1)与所述第一孔之间通过螺纹相互配合。

8.根据权利要求7所述的无磁渗吸装置，其中所述加长接头(1)与所述第一孔之间设置有密封圈。

9.根据权利要求1所述的无磁渗吸装置，其中所述衬筒(5)具有光滑的内表面。

10.根据权利要求1所述的无磁渗吸装置，其中所述筒体(6)由玻璃钢制成，所述加长接头(1)、堵头(3)、岩心堵头(4)和衬筒(5)均由聚醚醚酮制成。