[发明专利]一种岩心密封装置及密封方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量岩心的渗透率的实验装置，特别涉及一种高温状态下测量岩心渗透率或开展注气实验的岩心密封装置及密封方法。

背景技术

高温条件下测量岩心的渗透率或开展岩心注气实验难度很大，核心问题是如何在高温条件下密封岩心，岩心密封的效果决定了实验的成功率及实验结果的准确性。

目前，该类实验的密封装置主要由胶质等有机材料制成的密封筒和夹设在密封筒外的夹持器组成，实验时将岩心放置在密封筒内，采用气体或液体作为加压介质施加围压，从而实现在岩心夹持器内胶质等有机材料制成的密封筒对岩心侧表面的密封。还有一种是依靠机械加压的方式，通过千斤顶、丝扣或卡盘加压等方式机械压实厚壁橡胶套来密封岩心侧表面。以上这些密封方法受限于胶质等有机材料类密封材料，而耐温一般低于200℃，因此使用非常受限。

如果将胶质等有机材料制成的密封筒换为铜质或铅质等硬度较低、延展性较好的金属密封筒，耐温可以达到350℃左右，但由于金属高温时易变形，密封效果并不好，测量结果误差较大。由于一些特殊过程，实验温度达到350℃甚至更高，采用以上密封方法不能满足实验要求。

用固体盐作为围压加载介质受限于盐的熔融温度，只有当温度高于盐的熔融温度时才能实现岩心的密封并传递压力，且围压传递误差很大，因此更适用于超高温和超高压下的实验，如超深地层岩石的流变学研究等。

而对于一些过程，例如油页岩原位干馏或煤地下气化等，由于此类矿藏埋藏浅，压力低，实验过程需要了解从较低温度到高温同一岩心的渗透性变化过程，因此有必要设计出一种从室温到高温(600℃以上)条件下始终保持岩心有效密封的岩心密封装置及方法来解决这个问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种岩心密封装置及密封方法，该岩心密封装置及方法能够从室温到600℃始终保证岩心的密封性，解决目前300℃以上测量岩心的渗透率或开展岩心注气实验时岩心密封效果差，无法从室温到高温(600℃以上)条件下始终保持岩心有效密封的问题。

为达上述目的，本发明提供一种岩心密封装置，其包括：两块金属压板、上岩心塞、下岩心塞、两个卡槽以及两个围压加载系统，

其中，所述两块金属压板对接后形成用于容置岩心的空腔，所述岩心的侧表面上涂覆有高温密封胶，所述上岩心塞和下岩心塞分别封堵岩心的上下两端，并且所述两块金属压板夹持所述岩心、上岩心塞和下岩心塞；

所述两个卡槽将对接后的两块金属压板卡紧，并且所述两个卡槽上分别连接有一个围压加载系统。

所述的岩心密封装置，其中，所述两块金属压板对接的表面是平面或是相互配合的非平面。

所述的岩心密封装置，其中，所述下岩心塞中贯穿设有进气管线，并且所述进气管线在下岩心塞的侧面上设有流体入口；所述上岩心塞中贯穿设有出气管线，并且所述进气管线在上岩心塞的侧面上设有流体出口。

所述的岩心密封装置，其中，所述下岩心塞与岩心的下端面之间设有带耐高温石墨密封圈的进气筛，并且所述上岩心塞与岩心的上端面之间也设有带耐高温石墨密封圈的出气筛。

所述的岩心密封装置，其中，所述围压加载系统包括围压加载短程液压缸和围压跟踪泵。

所述的岩心密封装置，其中，所述上岩心塞通过轴压跟踪泵驱动轴向短程液压缸，将压力加载到下岩心塞上。

本发明还提供一种岩心密封方法，其包括以下步骤：

(1)提供两块金属压板，所述两块金属压板对接后能够形成用于容置岩心的空腔，将岩心制备与所述空腔相配合的形状；

(2)将高温密封胶均匀涂覆在所述岩心的侧表面；

(3)在涂覆好高温密封胶的岩心两端放置上岩心塞和下岩心塞，并将上岩心塞、岩心及下岩心塞放入其中一块金属压块的半圆形空腔内；

(4)将两块金属压块对接并夹持所述岩心、上岩心塞和下岩心塞，将对接后的两块金属压块放置到两个卡槽内，并在两个卡槽上分别连接围压加载系统；

(5)启动围压加载系统，将推力通过两个卡槽传递到两块金属压块上，转变为加载到涂覆高温密封胶的岩心上的围压，围压使得涂覆的高温密封胶均匀分散开，在围压作用下高温密封胶的超细固体粉料将金属压块与岩心间的缝隙填满，并保持内聚力使密封膜不破裂，实现对岩心的密封。

所述的岩心密封方法，其中，还包括步骤(6)，其中所述上岩心塞连接有轴向压力加载系统，通过轴压跟踪泵驱动轴向短程液压缸，将压力加载到下岩心塞上。