長巖心模擬注水試驗系統技術方案

本發明專利技術提出一種長巖心模擬注水試驗系統，所述長巖心模擬注水試驗系統包括：長巖心夾持器、與長巖心夾持器連接并對長巖心夾持器施加圍壓及軸向壓力的加壓泵以及分別與長巖心夾持器連接的驅替泵、測壓計和回壓泵；長巖心夾持器包括：夾持器筒體(1)和套設于夾持器筒體(1)之內的耐高壓橡膠套筒(2)；耐高壓橡膠套筒(2)包括：筒壁(21)、位于筒壁(21)中的內腔(23)以及位于內腔(23)兩端的筒口，內腔(23)為直筒形，兩端的筒口處的內徑等于內腔(23)中間處的內徑。本發明專利技術可進行長巖心沿軸向多測壓點檢測，端面效應低、死體積小、靜圍壓大，計量誤差小。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及石油勘探檢測領域，具體涉及一種長巖心模擬注水試驗系統。
技術介紹
目前常用的巖心模擬注水裝置主要分短巖心和長巖心兩種系統，盡管采用常規短巖心能夠快速評價儲層的敏感特性，并能有效開展注水過程中儲層保護技術的優選和研究，但由于常規短巖心的長度過短，無法準確反應儲層注水過程中的粘土水化膨脹和遷移的過程及特征。為了進一步研究注水過程中的儲層傷害機理，在常規短巖心動態防膨實驗的基礎上，建立了長巖心模擬裝置以及長巖心模擬注水的實驗方法，開展了長巖心模擬注水儲層傷害及保護實驗研究。但常規的多點測壓長巖心裝置存在以下缺陷:1、凈圍壓低，常用長巖心裝置的巖心規格為Φ25πιπι*300πιπι，可以進行雙測壓孔測試。但其膠套的承壓能力低，要求小于4MPa，無法模擬地層條件下的上覆壓力。2、死體積大，死體積(或無效體積)是從夾持器入口到夾持器出口，所有連接通道占據的體積，主要包括管線、堵頭、接頭和閥門的連通體積，分布在夾持器入口到巖心前端面、夾持器出口到巖心后端面和巖心測壓點到傳感器的連接線路中的體積。有效體積是指膠套中容納長巖心的體積，即等于長巖心的體積。死體積是流程中由于機械加工工藝、安裝工藝、過載保護等要求，不可避免的附加體積。死體積對系統的計量精度、響應時間、響應速度等有很大影響。由于增加了測試點以及膠套和巖心的長度，跟短巖心的測試相比，現有長巖心裝置的死體積增加了幾倍，有效體積所占比重較小，對于精確計量的實驗來說，其誤差造成的影響更大。因此，現有的巖心模擬注水裝置有待于進一步改進和提聞。另外，現有的三軸向巖心夾持器，膠筒形狀都是圓柱形的，從加圍壓方式上劃分有兩種方法，一種是軸向和徑向同時加壓，且軸向和徑向壓力相同，另一種是軸向和徑向可以分別加圍壓。對于是軸向和徑 向可以分別加圍壓的巖心夾持器，膠筒與巖心端面的密封形式一般都是凸型結構(即膠筒兩端的口徑大于中間段，或者兩端為擴口)，這種密封方式的主要缺點是:①由于結構和加工工藝的要求膠套兩端必須向外凸，突起這部分膠套增加了夾持器前后端的死體積，影響實驗中油水計量精度及系統的響應速度。②由于膠套突起部分有拐點，驅替壓力與圍壓壓差大時，膠套從拐點處向內擠壓變形，容易漏，所以實驗壓差不聞。
技術實現思路
本專利技術提供一種長巖心模擬注水試驗系統，以提高試驗精度，提供精確計量的實驗數據。為此，本專利技術提出一種長巖心模擬注水試驗系統，所述長巖心模擬注水試驗系統包括:長巖心夾持器、與所述長巖心夾持器連接并對所述長巖心夾持器施加圍壓及軸向壓力的加壓泵以及分別與所述長巖心夾持器連接的驅替泵、測壓計和回壓泵；所述長巖心夾持器包括:夾持器筒體I和套設于所述夾持器筒體I之內的耐高壓橡膠套筒2，所述夾持器筒體I與所述耐高壓橡膠套筒2之間的空間為圍壓腔；該長巖心夾持器為三軸向巖心夾持器，有徑向圍壓，而且還有軸向圍壓。所述耐高壓橡膠套筒2包括:筒壁21、位于所述筒壁21中的內腔23以及位于所述內腔23兩端的筒口，所述內腔23為直筒形，所述兩端的筒口處的內徑等于所述內腔23中間處的內徑；所述耐高壓橡膠套筒2還包括:套筒凸緣22，突出設置在每一端的筒口的外側的筒壁21處；裙狀外緣221，設置在所述套筒凸緣22上遠離該所述筒口的一端；所述裙狀外緣221與所述耐 高壓橡膠套筒2的軸線相交成銳角；所述夾持器筒體I兩端的內側壁分別環設前端凸緣13和后端凸緣14 ；所述裙狀外緣221與所述前端凸緣13和后端凸緣14相抵壓，從徑向上密封住所述圍壓腔。進一步地，所述裙狀外緣221為錐形或錐環形。進一步地，所述裙狀外緣221通過裙狀外緣221的內壁與所述前端凸緣13和后端凸緣14相抵壓。進一步地，所述長巖心夾持器包括:分別安裝在所述兩端的筒口處的前端堵頭3和后端堵頭4。進一步地，所述前端堵頭3包括:管線31及管線上串聯的堵頭連接部32和堵頭端部33 ;所述堵頭端部33伸入到前端的筒口中，所述堵頭端部33的外徑等于所述兩端的筒口處的內徑。進一步地，所述后端堵頭4的中軸位置具有供氣液流動的管道41，所述后端堵頭4的中部具有環狀凸緣42 ;所述后端堵頭4具有位于所述環狀凸緣42之前的插入部43，所述插入部43伸入到后端的筒口中，所述插入部43的外徑等于所述兩端的筒口處的內徑，在所述環狀凸緣42上設有密封圈槽421和密封圈422 ;所述環狀凸緣42的外徑大于所述插入部43的外徑。進一步地，所述筒壁21的厚度為10 10.6mm ;內徑為2.54-3.81cm，所述套筒凸緣22壁厚為14.9 15.3mm,長度為15.1 15.5mm,所述裙狀外緣221的寬度為15.1 15.5mmο進一步地，所述長巖心夾持器的前端堵頭3的軸向長度為5-lOcm，所述后端堵頭4的軸向長度為10-15cm。進一步地，所述長巖心模擬注水試驗系統還包括:計算機數據采集控制系統，所述計算機數據采集控制系統分別與所述加壓泵、所述長巖心夾持器連接的驅替泵、測壓計和回壓泵連接。進一步地，所述長巖心夾持器I的筒壁上設有進液口、出液口、圍壓入口 16以及至少兩個測壓點接頭。本專利技術的長巖心模擬注水試驗系統中，耐高壓橡膠套筒不同于常規膠套，常規膠套兩端的筒口處的內徑大于內腔中間處的內徑，由于夾持器筒體I的內徑是確定的，夾持器筒體I與所述耐高壓橡膠套筒2之間的空間，即圍壓腔9的徑向尺寸是有限定的，在圍壓腔的有限空間中，受常規膠套兩端的筒口處的內徑限制，常規膠套的壁厚只能限定在較小的范圍內，而本專利技術中，耐高壓橡膠套筒的內腔23為直筒形，兩端的筒口處的內徑等于所述內腔23中間處的內徑，因此，耐高壓橡膠套筒的壁厚能夠突破常規膠套兩端的筒口處的內徑大于內腔中間處的內徑的限制，只要內腔23中間處的壁厚不影響圍壓腔的有限空間，耐高壓橡膠套筒的壁厚可以比現有的常規膠套更為厚實，能夠承受更大壓力。而且內腔23的直筒形結構使得套筒凸緣22從內凹形結構變為外凸形結構，這樣，與套筒2兩端的堵頭對接的套筒凸緣22就能占據較少的空間，從而使膠套筒壁21可以加厚。本專利技術在密封結構上改進，使得夾持器死體積小，實驗壓差高。本專利技術的膠套密封端面處沒有凸出部分，內腔為直筒形，所述兩端的筒口處的內徑等于所述內腔中間處的內徑，不存在現有技術中的拐點，即使驅替壓力與圍壓壓差大時，也不會出現膠套向內擠壓變形，不容易漏，實驗壓差因而可以提高。進而，長巖心夾持器的前端堵頭3和后端堵頭4都伸入到耐高壓橡膠套筒2的筒口中，如端堵頭3和后端堵頭4的軸向和徑向尺寸都能得以減小。這樣，如端堵頭3和后端堵頭4的孔徑較常規的長巖心夾持器減小了 60%，夾持器總長度因而縮短了 15%。該膠套可承受壓力60MPa，靜壓差20MPa。同時，膠套的筒口長度較常規膠套筒口長度短，使膠套的總長度縮短了 10%，從而減小了死體積。本專利技術的長巖心模擬注水試驗系統用于研究注水過程中的儲層傷害機理，有效揭示長巖心注水過程中的沿程傷害特征，并為敏感性儲層防膨半徑以及防膨周期的確定提供理論和實驗依據。該系統可進行長巖心沿軸向多測壓點檢測，端面效應低、死體積小、靜圍壓大，計量誤差小。附圖說明圖1為根據本發 明實施例的長巖心模擬注水試驗系統的整體結構示意圖，圖中虛線表示計算機數據采集控制系統的線路連接，實線表示驅替系統的線路連接；圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種長巖心模擬注水試驗系統，其特征在于，所述長巖心模擬注水試驗系統包括：長巖心夾持器、與所述長巖心夾持器連接并對所述長巖心夾持器施加圍壓及軸向壓力的加壓泵以及分別與所述長巖心夾持器連接的驅替泵、測壓計和回壓泵；所述長巖心夾持器包括：夾持器筒體(1)和套設于所述夾持器筒體(1)之內的耐高壓橡膠套筒(2)，所述夾持器筒體(1)與所述耐高壓橡膠套筒(2)之間的空間為圍壓腔；所述耐高壓橡膠套筒(2)包括：筒壁(21)、位于所述筒壁(21)中的內腔(23)以及位于所述內腔(23)兩端的筒口，所述內腔(23)為直筒形，所述兩端的筒口處的內徑等于所述內腔(23)中間處的內徑；所述耐高壓橡膠套筒(2)還包括：套筒凸緣(22)，突出設置在每一端的筒口的外側的筒壁(21)處；裙狀外緣(221)，設置在所述套筒凸緣(22)上遠離該所述筒口的一端；所述裙狀外緣(221)與所述耐高壓橡膠套筒(2)的軸線相交成銳角；所述夾持器筒體(1)兩端的內側壁分別環設前端凸緣(13)和后端凸緣(14)；所述裙狀外緣(221)與所述前端凸緣(13)和后端凸緣(14)相抵壓，從徑向上密封住所述圍壓腔。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：伍家忠，劉莉，劉玉章，秦積舜，馬德勝，吳康云，謝全，劉慶杰，楊思玉，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：