[发明专利]一种岩心夹持器和动态滤失实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及试验设备技术领域，具体讲是一种岩心夹持器和动态滤失实验装置。

背景技术

伴随着国内外经济的高速发展，石油钻探和生产井越来越深，井下温度和压力也越来越高，钻井液面临井下高温、高压和动态的技术难题，对钻井液在高温高压下的滤失特性要求也越来越高，能够模拟井下高温高压及动态条件的滤失实验装置是研究地层滤失特性的必备测试仪器，岩心夹持器是滤失实验装置的核心部件。论文《钻井液高温高压滤失性测试方法和测试仪器的比较》（2015油气田勘探与开发国际会议论文集）介绍了国内外现有的静态和动态滤失测试仪器，静态滤失测试仪难以模拟动态情况，离地层下实际情况有较大出入；美国Fann 公司研发、生产的Model 90 高温高压动态滤失仪，使用不同渗透率的人造岩芯滤筒作为过滤介质，滤液经过岩芯滤筒侧壁由内向外滤出，并在岩芯滤筒侧壁上形成滤饼，这种动态滤失仪的结构已经很接近钻井时的实际渗漏结构，但实际地层所取出的岩心并非环形，只能起到模拟作用，难以达到对实际地层的滤失测定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种岩心夹持器以及依托其构建的动态滤失实验装置，可以实现对实际地层中取出的岩心进行动态滤失实验。

本发明的技术方案是：一种岩心夹持器，包括第一堵头、筒体、胶筒、第二堵头，筒体为中空结构，第一堵头和第二堵头分别设置在筒体空腔两端，岩心安装在第一堵头和第二堵头中间，所述胶筒在筒体腔体内环绕岩心设置，所述筒体上设置有围压口，所述围压口连通胶筒与筒体壁构成的围压腔，其特征在于：还设置有径向贯穿第一堵头和筒体的第一通孔，所述第一通孔设置在第一堵头与岩心交界处，且所述第一通孔与岩心端面相切；所述第二堵头中心设置有连通岩心和外界的第二通孔。

通过第一通孔可以循环通入实验液体，实验液体在岩心表面流过，形成滤饼，同时渗漏到岩心中，通过第二通孔可以模拟地层压力并流出滤液，通过测量滤液的体积，结合实验液体的流速和压力以及渗漏时间，可以综合评价钻井时岩心的滤失状况。

作为一种所述第一通孔的设置方式是，筒体径向钻贯通孔，与所述贯通孔相交的第一堵头设置缺口，所述缺口两侧设置支撑岩心的支撑块。堵头上设置缺口，实验液体可以顺利通过，支撑块可以支撑岩心，使之不至于发生移位。

在实验过程中，经常需要对岩心的压力等性能进行取样，可以采用以下技术方案：所述筒体、胶筒侧面设置有岩心取样孔。侧面设置岩心取样孔，既可以达到取样的目的，又不至于影响滤失的测试。

作为所述岩心取样孔的一种较佳设置方式是：筒体与岩心对应位置径向设置取样堵头安装孔，所述取样堵头安装孔设置有螺纹，取样堵头上设置有与之配套的螺纹，所述取样堵头通过螺纹安装在有取样堵头安装孔中，所述取样堵头末端设置有梯形沉孔，与取样堵头的相对应的胶筒外表面设置有与所述梯形沉孔相对应的圆形凸起，所述圆形凸起的末端直径小于与梯形沉孔的较大直径、大于梯形沉孔的较小直径，取样堵头安装上以后，所述圆形凸起插入所述梯形沉孔并压紧；所述取样堵头、圆形凸起上设置取样孔，取样管插入取样孔中。

安装取样部件时，取样管首先插入胶筒圆形凸起上设置的取样孔中，然后将取样堵头套在取样管上，使取样堵头和取样堵头安装孔上的螺纹对准，旋入取样堵头，取样堵头末端的梯形沉孔内表面接触到圆形凸起外圈，随着取样堵头的下行，圆形凸起外圈逐渐被梯形沉孔内表面压迫，从而使得圆形凸起外表面与梯形沉孔压紧、胶筒取样孔内表面与取样管外圆表面压紧，从而密封并固定取样管。这种方式简便可行，结构可靠，可操作性强。

作为胶筒的一种较佳实施方式：所述胶筒端部与筒体接触处设置有钩形唇边。围压腔充满围压液后，带压力的围压液迫使唇边向筒体内壁贴紧，围压液压力越大，唇边与筒体内壁贴的越紧，从而使得围压腔能够得到有效的密封。

作为胶筒的另一种实施方式：所述胶筒包裹第二堵头，所述第二堵头与胶筒配合处的形状为截顶圆锥形，所述胶筒与第二堵头配合处的直径在松弛状态时小于第二堵头。安装时，将第二堵头插入胶筒中，随着第二堵头的进入，胶筒内表面逐渐贴近堵头外表面，到最终位置时，第二堵头将胶筒撑开，胶筒内表面贴紧第二堵头外表面。

本发明的一种岩心夹持器的一种改进，所述第一堵头中心设置有连通岩心和外界的第三通孔。在使用时，可以将第一通孔封闭，通过第二通孔和第三通孔，可以做岩心驱替实验。