專利名稱:高溫高壓動(dòng)態(tài)泥頁巖膨脹量測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種石油開采中地層泥頁巖膨脹率的監(jiān)測儀器,具體說是一種高溫高 壓動(dòng)態(tài)膨脹量測定儀。
背景技術(shù):
在石油勘探工程或石油開采過程中,泥頁巖地層吸水膨脹是影響井壁穩(wěn)定性的主 要因素之一,高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹儀,能較好地在一定溫度和壓力條件下,并模擬鉆井條件, 進(jìn)行研究測試泥頁巖水化膨脹特性,以及評價(jià)優(yōu)選防塌劑,提供了一種先進(jìn)的測試手段,可 用于采油防膨脹劑評價(jià)、地質(zhì)巖土學(xué)等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的高溫高壓泥頁巖水化膨脹特性的測量儀,測量精度不高,重復(fù)性差,穩(wěn)定性 不好,且都是靜止的,不能模擬井下動(dòng)態(tài)環(huán)境。并且傳統(tǒng)的高溫高壓泥頁巖水化膨脹特性 的測量儀采用的電子類傳感器封裝在高溫高壓的密閉容器內(nèi),在高溫高壓的條件下容易失 效。本發(fā)明旨在提供一種新型的高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹量測定儀,解決了模擬鉆井過程中 動(dòng)態(tài)的環(huán)境,同時(shí)解決了,傳感器在高溫高壓條件下不能工作的缺點(diǎn),且從根本上解決了泥 頁巖高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹量的高精度測試問題。
發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)該發(fā)明目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹量測定儀,包括角位移傳感器、外部感應(yīng)裝置(磁鐵)、內(nèi) 部磁鐵、齒輪放大裝置、進(jìn)氣管、頁巖盛桶、磁力攪拌筒、測試桿、與磁力攪拌筒連接磁鐵、溫 度傳感器、恒溫加熱套、盛液杯電機(jī)。其特征在于,電機(jī)帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng),使得內(nèi)部磁力攪拌筒 轉(zhuǎn)動(dòng),磁力攪拌筒外加工出螺旋上升的攪拌葉片,模擬鉆井動(dòng)態(tài)條件。泥頁巖膨脹量通過測 試桿傳遞到齒輪,經(jīng)齒輪組的放大作用使得內(nèi)部磁鐵旋轉(zhuǎn),形成完全密閉的測試環(huán)境,使用 懸掛式頁巖盛桶,頁巖盛桶上開孔。如上所述的高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹量測定儀,電機(jī)帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng),使得內(nèi)部磁力攪拌 筒轉(zhuǎn)動(dòng),磁力攪拌筒外加工出螺旋上升的攪拌葉片,攪拌葉片能夠模擬鉆井動(dòng)態(tài)條件攪動(dòng) 測試液體。如上所述的高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹量測定儀,泥頁巖膨脹量通過測試桿傳遞到齒輪, 經(jīng)齒輪組的放大作用使得內(nèi)部磁鐵旋轉(zhuǎn),形成完全密閉的測試環(huán)境,并且放大了被測量的
物理量。如上所述的高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹量測定儀,使用懸掛式頁巖盛桶,頁巖盛桶上開孔。 這樣液體與泥頁巖充分接觸,并且使得儀器體積縮小。本發(fā)明測量裝置與被測體完全隔離,測試體內(nèi)完全是機(jī)械結(jié)構(gòu),無任何電子原件, 從而使內(nèi)部工作溫度可以高達(dá)250攝氏度以上,而常規(guī)的最高工作溫度只有150攝氏度。同 時(shí),由于采用全封閉結(jié)構(gòu),整個(gè)測試釜與外界無任何動(dòng)態(tài)密封問題,從而使得釜內(nèi)壓力可以大大提高,最高測試壓力可以達(dá)到15MP。利用磁力波紋攪拌筒不但實(shí)現(xiàn)了泥漿沿測試樣四 周方向的動(dòng)態(tài)攪拌,而且利用波紋實(shí)現(xiàn)了泥漿在垂直方向的運(yùn)動(dòng),從而可以更好地模擬實(shí) 際鉆探過程。本發(fā)明基于純機(jī)械放大機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了利用純機(jī)械方式對微小位移量的放大功 能,使得測試精度更高;本發(fā)明利用NS強(qiáng)磁鐵實(shí)現(xiàn)了無接觸式攪拌驅(qū)動(dòng),和磁鐵感應(yīng)式或 攝像頭圖像識(shí)別的方式來檢測角位移,解決了測試釜的密閉問題。
圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的第二實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中,1-蓋板、2-耐高溫高壓透明玻璃板、3-攝像頭、4-放大裝置(百分表或 千分表)、5_防震油、6-進(jìn)氣管、7-頁巖盛桶、8-磁力波紋攪拌筒、9-測試桿、10-泥頁巖、 11-測試液體、12-與磁力攪拌筒連接磁鐵、13-溫度傳感器、14-恒溫加熱套、15-盛液杯、16 電機(jī)。圖2中,1-角位移傳感器、2-外部感應(yīng)裝置(磁鐵)、3_內(nèi)部磁鐵、4-放大裝置(齒 輪組放大)、5_防震油、6-進(jìn)氣管、7-頁巖盛桶、8-磁力波紋攪拌筒、9-測試桿、10-泥頁巖、 11"測試液體、12-與磁力攪拌筒連接磁鐵、13-溫度傳感器、14-恒溫加熱套、15-盛液杯、 16-電機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合
該發(fā)明的具體實(shí)施方式
,但不作為對發(fā)明內(nèi)容的限定如圖1所示的高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹儀,包括恒溫加熱套14,加熱套內(nèi)放入盛液杯15, 盛液杯內(nèi)盛有一定量的測試液體11,頁巖盛桶7懸掛在盛液杯15上,頁巖盛桶7中盛有泥 頁巖樣品10,通過進(jìn)氣管6進(jìn)行氣體加壓,通過加熱套14加熱,溫度傳感器13通過孔深入 盛液杯15內(nèi)部,測得精確內(nèi)部溫度。磁力波紋攪拌筒8上有磁鐵12,在外部電機(jī)16的轉(zhuǎn) 動(dòng)下,進(jìn)行攪拌,頁巖盛桶7上有孔,測試液體可以通過孔進(jìn)入泥頁巖樣品10。泥頁巖樣品 10經(jīng)液體浸泡后產(chǎn)生膨脹,膨脹的量通過測試桿9傳遞到放大裝置4 (百分表或千分表), 放大裝置4 (百分表或千分表)前有透明的視窗2,攝像頭3經(jīng)透明視窗2可透視到放大裝 置4 (百分表或千分表)的讀數(shù),經(jīng)計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別軟件讀取數(shù)值,從而測出膨脹量的數(shù)值。如圖2所示的高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹儀,包括恒溫加熱套14,加熱套內(nèi)放入盛液杯15, 盛液杯內(nèi)盛有一定量的測試液體11,頁巖盛桶7懸掛在盛液杯15上,頁巖盛桶7中盛有泥 頁巖樣品10,通過進(jìn)氣管6進(jìn)行氣體加壓,通過加熱套14加熱,溫度傳感器13通過孔深入 盛液杯15內(nèi)部,測得精確內(nèi)部溫度。磁力波紋攪拌筒8上有磁鐵12,在外部電機(jī)16的轉(zhuǎn)動(dòng) 下,進(jìn)行攪拌,頁巖盛桶7上有孔,測試液體可以通過孔進(jìn)入泥頁巖樣品10。泥頁巖樣品10 經(jīng)液體浸泡后產(chǎn)生膨脹,膨脹的量通過測試桿9傳遞到放大裝置4 (齒輪組放大)將膨脹量 進(jìn)行放大處理,然后形成內(nèi)部磁鐵3的角位移,外部感應(yīng)裝置2上有磁鐵,磁鐵感應(yīng)內(nèi)部磁 鐵3轉(zhuǎn)動(dòng),也形成一定的角度。外部感應(yīng)裝置2上裝有同步的角位移傳感器1測量出角位 移,從而測出膨脹量的數(shù)值。本發(fā)明測量裝置與被測體完全隔離,測試體內(nèi)完全是機(jī)械結(jié)構(gòu),無任何電子原件, 從而使內(nèi)部工作溫度可以高達(dá)250攝氏度以上,而常規(guī)的最高工作溫度只有150攝氏度。同時(shí),由于采用全封閉結(jié)構(gòu),整個(gè)測試釜與外界無任何動(dòng)態(tài)密封問題,從而使得釜內(nèi)壓力可以 大大提高,最高測試壓力可以達(dá)到15MP。本發(fā)明利用磁力波紋攪拌筒,在磁力波紋攪拌筒外側(cè)加工出螺旋上升的攪拌葉 片,攪拌葉片旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)液體,不但實(shí)現(xiàn)了泥漿沿測試樣四周方向的動(dòng)態(tài)攪拌,而且利用波紋 實(shí)現(xiàn)了泥漿在垂直方向的運(yùn)動(dòng),從而可以更好地模擬實(shí)際鉆探過程,模擬鉆井動(dòng)態(tài)條件。本發(fā)明基于純機(jī)械放大機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了利用純機(jī)械方式對微小位移量的放大功能, 使得測試精度更高。本發(fā)明利用NS強(qiáng)磁鐵實(shí)現(xiàn)了無接觸式攪拌驅(qū)動(dòng),和磁鐵感應(yīng)式或攝像頭圖像識(shí) 別的方式來檢測角位移,解決了測試釜的密閉問題。綜上所述,本發(fā)明提供了一種新型的高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹量測定儀,解決了模擬鉆 井過程中動(dòng)態(tài)的環(huán)境,同時(shí)解決了傳感器在高溫高壓條件下不能工作的缺點(diǎn),且從根本上 解決了泥頁巖高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹量的高精度測試問題。
權(quán)利要求
一種高溫高壓動(dòng)態(tài)膨脹量測定儀,包括角位移檢測裝置、放大裝置(4)、進(jìn)氣管(6)、頁巖盛桶(7)、磁力波紋攪拌筒(8)、測試桿(9)、攪拌筒連接磁鐵(12)、外部驅(qū)動(dòng)磁鐵、恒溫加熱套(14)、盛液杯(15)、電機(jī)(16),其特征在于,電機(jī)帶動(dòng)外部驅(qū)動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng),使得內(nèi)部磁力波紋攪拌筒(8)轉(zhuǎn)動(dòng),頁巖膨脹量通過測試桿(9)傳遞到放大裝置(4),經(jīng)過放大裝置(4)的放大作用傳遞到角位移檢測裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測定儀,其特征在于磁力波紋攪拌筒外加工 出螺旋上升的攪拌葉片,攪拌葉片旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)液體,能夠模擬鉆井動(dòng)態(tài)條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測定儀,其特征在于,所述角位移檢測裝置 是非接觸式磁力耦合測量裝置,且放大裝置(4)是齒輪組放大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫高壓膨脹量測定儀,其特征在于,所述非接觸式磁力耦 合測量裝置包括角位移傳感器(1)、外部感應(yīng)裝置(2)和內(nèi)部磁鐵(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測定儀,其特征在于,所述角位移檢測裝置 是攝像頭檢測經(jīng)計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別進(jìn)行測量,且其放大裝置(4)是百分表或千分表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測定儀,其特征在于,所述頁巖盛桶(7)采用 懸掛式結(jié)構(gòu),在其上部加工出外沿,懸掛于盛液杯(15)的內(nèi)沿之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫高壓膨脹量測定儀,其特征在于,所述頁巖盛桶(7)側(cè)壁 上加工有液體流動(dòng)孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石油開采中地層物質(zhì)膨脹率的監(jiān)測儀器,具體的涉及一種高溫高壓動(dòng)態(tài)泥頁巖膨脹量測定儀,包括角位移檢測裝置、放大裝置(4)、進(jìn)氣管(6)、頁巖盛桶(7)、磁力波紋攪拌筒(8)、測試桿(9)、攪拌筒連接磁鐵(12)、外部驅(qū)動(dòng)磁鐵、恒溫加熱套(14)、盛液杯(15)、電機(jī)(16),其特征在于,電機(jī)帶動(dòng)外部驅(qū)動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng),使得內(nèi)部磁力波紋攪拌筒(8)轉(zhuǎn)動(dòng),頁巖膨脹量通過測試桿(9)傳遞到放大裝置(4),經(jīng)過放大裝置(4)的放大作用傳遞到角位移檢測裝置。本發(fā)明測量裝置與被測體完全隔離,測試體內(nèi)完全是機(jī)械結(jié)構(gòu),保證了測量的可靠性,解決了傳感器在高溫高壓條件下無法工作的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/26GK101936705SQ20101020175
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者張曉翼, 石凱, 程婧格, 許云博, 趙建剛, 陳延濱, 韓天夫 申請人:北京探礦工程研究所