高溫高壓泥頁巖膨脹量測定儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種高溫高壓膨脹量測量儀器，公開涉及鉆井液測試領(lǐng)域，且更特別地，用于評價抑制劑的抑制性能，或者測量固體巖心的膨脹數(shù)據(jù)，本儀器可以模擬高溫高壓環(huán)境。從功能上包括壓力控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、位移測量裝置和加熱托盤旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明從操作簡便性和測量準(zhǔn)確性方面，對現(xiàn)有技術(shù)都做了較大改進(jìn)，提出了一種功能更完善，操作更方便，測試結(jié)果更準(zhǔn)確的測試方法，并給出具體實(shí)施方案。
【專利說明】高溫高壓泥頁巖膨脹量測定儀

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明公開涉及鉆井液測試領(lǐng)域，且更特別地，用于評價抑制劑的抑制性能，或者 測量固體巖心的膨脹數(shù)據(jù)，本儀器可以模擬高溫高壓環(huán)境。

【背景技術(shù)】：
[0002] 在石油鉆探過程中，需要使用鉆井液協(xié)助鉆進(jìn)。鉆井液與地下巖石接觸，泥頁巖具 有較強(qiáng)的吸水膨脹性能。本發(fā)明中提到的高溫高壓泥頁巖膨脹量測定儀，用于測量巖石的 吸水膨脹參數(shù)。有時人們也用泥土或者巖心粉壓制成巖樣，用于模擬實(shí)際巖石，作為固體樣 品。通常使用鉆井液作為液體樣品，有時也使用蒸餾水。儀器工作時，固體樣品浸入液體樣 品中，本發(fā)明的儀器可以提供高溫高壓環(huán)境，模擬井下高溫高壓環(huán)境。最終測試結(jié)果就是固 體樣品在液體樣品中膨脹多少。向液體樣品中加入不等量的抑制劑，可以抑制固體樣品膨 脹。
[0003] 本發(fā)明在使用方式和功能上，都有較大的提高。本發(fā)明首次使用可旋轉(zhuǎn)式托盤結(jié) 構(gòu)，降低儀器高度。采用上螺紋式測試腔安裝方式，測試杯從下往上安裝，改變了傳統(tǒng)的膨 脹量測試杯從上往下安裝的方式，在操作上有很大提高。已有專利CN : 101936705,也是一 種高溫高壓膨脹量測量儀器，本發(fā)明與之相比有很大的改進(jìn)。
[0004] 傳統(tǒng)高溫高壓膨脹量的不足之處在于：
[0005] 操作不方便。用戶需要將測試杯整個提起，放入加熱裝置內(nèi)進(jìn)行加熱。通常加熱 杯較重，用戶提起來不方便。
[0006] 測量不準(zhǔn)確，傳統(tǒng)的膨脹量測定儀的測試桿沒有導(dǎo)向裝置，在樣品杯里容易晃動， 導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。
[0007] 沒有旋轉(zhuǎn)式托盤的設(shè)計(jì)，本發(fā)明中的加熱托盤采用旋轉(zhuǎn)式設(shè)計(jì)，方便拆卸測試杯， 有效的降低了儀器高度。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0008] 本發(fā)明旨在提供一種高溫高壓膨脹量測量儀器。能夠?qū)崿F(xiàn)高溫高壓條件下泥頁巖 膨脹量的測量，具有易操作，準(zhǔn)確性高，重復(fù)性好的特點(diǎn)。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)該發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0010] 一種高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，包括壓力控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、位移測量裝置 和加熱托盤旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；
[0011] 壓力控制系統(tǒng)包括壓力調(diào)節(jié)閥（9)、加壓孔（20)、壓力釋放孔（19)和壓力表（7); 溫度控制系統(tǒng)包括加熱套（11)、加熱套上蓋（21)、加熱套下蓋（18)、加熱套外壁（22)、加熱 套內(nèi)壁（24)、加熱套保溫材料（23)、溫控器（1)、溫度傳感器（10)、溫度傳感器安裝孔（15)、 凹槽式散熱器（4)和加熱開關(guān)（3);位移測量系統(tǒng)包括位移傳感器（2)、測試桿及導(dǎo)向結(jié)構(gòu) (16)、顯示器（8)、上螺紋式固體樣品容器（17)和上螺紋式承壓杯（5);加熱托盤旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 包括加熱套托盤（12)、長導(dǎo)向柱（6)、短導(dǎo)向柱（13)和底盤（14)，加熱托盤（12)可以上下 移動，并且移動到底部時可以旋轉(zhuǎn)。
[0012] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述壓力控制系統(tǒng)，包含一段 垂直向上的冷凝管，高溫水蒸氣和其他液體在冷凝管內(nèi)壁凝結(jié)成水滴，回流到測試腔中，高 壓氣體則沿測試管流到壓力釋放閥，排放到大氣中。以這種方式實(shí)現(xiàn)氣體和液體的分離。
[0013] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述位移傳感器（2)，采用非接 觸式磁傳遞傳感器，傳感器在壓力容器外，能夠測量在壓力容器內(nèi)上下移動的測試桿的位 移。避免傳感器受到高壓水蒸氣的影響。
[0014] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述上螺紋式固體樣品容器 (17)，固體樣品24放在容器（17)底部，測試桿位于固體樣品上部，并且測試桿位于容器 (17)內(nèi)部，容器（17)上部帶有螺紋，向上旋轉(zhuǎn)安裝在凹槽式散熱器（4)的下方。
[0015] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述上螺紋式承壓杯（5)，上部 帶有螺紋，并且有密封圈，向上旋轉(zhuǎn)安裝在凹槽式散熱器（4)的下方，上螺紋式固體樣品容 器（17)位于承壓杯（5)內(nèi)部。
[0016] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述加熱套（11)是空心式圓 柱形桶裝結(jié)構(gòu)。電熱加熱套安裝在加熱套內(nèi)部，內(nèi)部填充保溫材料（23)，起到保溫作用。
[0017] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述加熱套上蓋（21)、加熱套 下蓋（18)和加熱套外壁（22)，均采用聚四氟乙烯材料，使加熱套外部溫度不高，避免人員 燙傷。
[0018] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述加熱托盤旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，加熱 套托盤（12)可以上下移動，是通過短導(dǎo)向柱（13)和長導(dǎo)向柱（6)的導(dǎo)向作用，其中短導(dǎo)向 柱（13)短一些，加熱托盤移動到底部后，可以繞長導(dǎo)向柱（6)旋轉(zhuǎn)。
[0019] 如上所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述溫度傳感器（15)，從上到 下插入到上螺紋式固體樣品容器（17)外部，上螺紋式承壓杯（5)內(nèi)部，用于測量承壓杯（5) 內(nèi)部的液體的溫度。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0020] 圖1是高溫高壓膨脹量測定儀整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是測試杯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 其中：溫控器1、位移傳感器2、加熱開關(guān)3、凹槽式散熱器4、上螺紋式承壓杯5、長 導(dǎo)向柱6、壓力表7、顯示器8、壓力調(diào)節(jié)閥9、溫度傳感器10、加熱套11、加熱套托盤12、短導(dǎo) 向柱13、底盤14、溫度傳感器安裝孔15、測試桿及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)16、上螺紋式固體樣品容器17、 加熱套下蓋18、壓力釋放孔19、加壓孔20、加熱套上蓋21、加熱套外壁22、加熱套保溫材料 23、加熱套內(nèi)壁24。

【具體實(shí)施方式】：
[0023] 本發(fā)明的描述是參照附圖進(jìn)行的，其中顯示了優(yōu)選實(shí)施例。然而，多種不同的實(shí)施 例可被使用，因而所述描述不應(yīng)當(dāng)被作為對于這里所描述實(shí)施例的限制。進(jìn)一步地，這些實(shí) 施例被提供以至于所述公開將全面并完整。相同數(shù)字始終代相同的元件。
[0024] 現(xiàn)在將進(jìn)行關(guān)于圖1和圖2的簡要描述，圖1展示了一款兩聯(lián)測試儀器的三維透 視圖，底座14和支撐桿6作為儀器的支撐組件，當(dāng)前圖中所示，加熱套11處于上端，上螺紋 式承壓杯5處于加熱套內(nèi)部，加熱套可以給上螺紋式承壓杯5加熱。圖2展示了加熱套11 和測試杯內(nèi)部細(xì)節(jié)圖。如圖2所示，加熱套11是空心環(huán)形桶裝結(jié)構(gòu)，由上蓋21、下蓋18、內(nèi) 壁24和外壁22組成，內(nèi)部有電加熱裝置和保溫材料23。上螺紋式承壓杯5內(nèi)部裝有液體測 試樣品，高壓氣體通過壓力調(diào)節(jié)裝置9,調(diào)節(jié)成實(shí)驗(yàn)所需要的壓力，壓力表7顯示當(dāng)前壓力， 這個經(jīng)過調(diào)節(jié)后的高壓氣體，通過氣體加壓孔20注入到承壓杯5內(nèi)部，承壓杯5內(nèi)部有一 定的高壓環(huán)境。溫度傳感器通過溫度傳感器孔15插入到上螺紋式承壓杯5底部，與液體樣 品接觸，通過加熱套11給承壓杯5加熱，產(chǎn)生高溫，溫度顯示與控制是通過溫控器1完成。 因此承壓杯5內(nèi)部是高溫高壓環(huán)境。固體樣品放置在上螺紋式固體樣品容器17底部，實(shí)驗(yàn) 開始后，固體樣品會與液體接觸，產(chǎn)生膨脹或者收縮效應(yīng)，推動測試桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)16向上或 者向下移動。位移測量系統(tǒng)通過位移傳感器2可以測量出測試桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)16向上或者向 下的位移變化量，這個位移的變化就是實(shí)驗(yàn)要測得的數(shù)據(jù)。
[0025] 加熱套11和加熱套托盤12可以沿著長導(dǎo)向柱6和短導(dǎo)向柱13滑下，當(dāng)加熱套托 盤處于較高位置的時候，有長導(dǎo)向柱6和短導(dǎo)向柱13兩根導(dǎo)向桿，加熱套托盤12無法旋 轉(zhuǎn)。當(dāng)加熱套托盤12下降到底部后，由于短導(dǎo)向柱13短一些，所以只剩下另一根長導(dǎo)向柱 6作為導(dǎo)向桿，加熱套托盤12可以帶著加熱套繞長導(dǎo)向柱6旋轉(zhuǎn)。加熱套11和加熱套托盤 12旋轉(zhuǎn)離開中心位置后，上螺紋式承壓杯5即可向下旋轉(zhuǎn)，離開凹槽式散熱器4。向下移除 上螺紋式承壓杯5之后，可以旋轉(zhuǎn)上螺紋式固體樣品容器17,向下移除該容器，取出固體樣 品。
[0026] 另一方面，還有加熱開關(guān)3、顯示器8和溫度傳感器10等其他通用組件，作為組成 該儀器必不可少的配件，在儀器功能的實(shí)現(xiàn)方面起到輔助作用。
[0027] 從前述的描述和相關(guān)附圖所呈現(xiàn)的教導(dǎo)中受益的本領(lǐng)域技術(shù)人員能想到多種修 改和其他實(shí)施例。因此，應(yīng)當(dāng)理解多種修改和實(shí)施例已被包含在所附權(quán)利要求的范圍中。
【權(quán)利要求】
1. 一種高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，包括壓力控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、位移測量裝置和 加熱托盤旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)； 壓力控制系統(tǒng)包括壓力調(diào)節(jié)閥（9)、加壓孔（20)、壓力釋放孔（19)和壓力表（7);溫度 控制系統(tǒng)包括加熱套（11)、加熱套上蓋（21)、加熱套下蓋（18)、加熱套外壁（22)、加熱套 內(nèi)壁（24)、加熱套保溫材料（23)、溫控器（1)、溫度傳感器（10)、溫度傳感器安裝孔（15)、 凹槽式散熱器（4)和加熱開關(guān)（3);位移測量系統(tǒng)包括位移傳感器（2)、測試桿及導(dǎo)向結(jié)構(gòu) (16)、顯示器（8)、上螺紋式固體樣品容器（17)和上螺紋式承壓杯（5);加熱托盤旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 包括加熱套托盤（12)、長導(dǎo)向柱（6)、短導(dǎo)向柱（13)和底盤（14)，加熱托盤（12)可以上下 移動，并且移動到底部時可以旋轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述壓力控制系統(tǒng)， 壓力釋放孔（19)向上包含一段垂直向上的冷凝管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述位移傳感器（2)， 采用非接觸式磁傳遞傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述上螺紋式固體樣 品容器（17)，上部帶有螺紋，向上旋轉(zhuǎn)安裝在凹槽式散熱器（4)下方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述上螺紋式承壓杯 (5)，上部帶有螺紋，并且有密封圈，向上旋轉(zhuǎn)安裝在凹槽式散熱器（4)下方。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述加熱套（11)是空 心式圓柱形桶裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填充加熱套保溫材料（23)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述加熱套上蓋 (21)、加熱套下蓋（18)和加熱套外壁（22)，均采用聚四氟乙烯材質(zhì)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述加熱托盤旋轉(zhuǎn)結(jié) 構(gòu)，加熱套托盤（12)可以上下移動，是通過短導(dǎo)向柱（13)和長導(dǎo)向柱（6)的導(dǎo)向作用，其 中短導(dǎo)向柱（13)短一些，加熱托盤移動到底部后，可以繞長導(dǎo)向柱（6)旋轉(zhuǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓膨脹量測量設(shè)備，其特征在于所述溫度傳感器 (15)，從上到下插入到上螺紋式固體樣品容器（17)外部，上螺紋式承壓杯（5)內(nèi)部，用于測 量上螺紋式承壓杯（5)內(nèi)部的溫度。
【文檔編號】G01B21/02GK104089596SQ201410334803
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】趙建剛, 王琪, 陳延濱, 楊銳, 韓天夫, 石凱, 吳迪, 孫鵬, 李偉, 許云博, 張曉翼, 李慧想, 魏瑞, 程靖格, 李進(jìn), 李梅楠 申請人:北京探礦工程研究所, 趙建剛, 王琪