專利名稱：高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油勘探開(kāi)發(fā)和工程地質(zhì)施工領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀。
背景技術(shù)：
在石油勘探開(kāi)發(fā)和工程地質(zhì)施工過(guò)程中，在室內(nèi)模擬實(shí)際地層條件下的溫度和壓力等，對(duì)粘土的膨脹性能及防膨劑的防膨效果進(jìn)行測(cè)試是極為重要的。目前，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的膨脹性測(cè)試儀分為常溫常壓和高溫高壓兩類。由于常溫常壓膨脹性測(cè)試儀不能模擬實(shí)際地層條件下的溫度和壓力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能真實(shí)地反映實(shí)際地層條件下粘土礦物的膨脹情況，因此目前廣泛使用的是高溫高壓膨脹性測(cè)試儀。
高溫高壓膨脹性測(cè)試儀分為壓力平衡式和非接觸式兩種。這兩種測(cè)試儀雖然都能夠模擬實(shí)際地層條件，但是各自也都存在著一定的缺陷。其中，壓力平衡式高溫高壓膨脹性測(cè)試儀由于采用常規(guī)的線性位移傳感器，因此為了保證測(cè)試桿與位移傳感器之間有效密封，以防止高溫高壓液體進(jìn)入傳感器內(nèi)部，必須使用多個(gè)密封圈，因而造成測(cè)試桿摩擦阻力較大，進(jìn)而嚴(yán)重影響測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。非接觸式高溫高壓膨脹性測(cè)試儀由于采用非接觸式位移傳感器，因此消除了摩擦阻力對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響。但同時(shí)也存在著缺陷一是非接觸式位移傳感器的測(cè)試范圍為2-10毫米，最佳測(cè)試膨脹高度為4毫米，因此限制了被測(cè)樣品的厚度和膨脹量，對(duì)于膨脹量大于10毫米的樣品則無(wú)法測(cè)試。二是非接觸式傳感器的最高工作溫度為125℃，最高工作壓力為10Mpa，因此限制了模擬地層壓力溫度條件的范圍，從而限制了該種膨脹儀的使用范圍。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種不僅能夠真實(shí)模擬實(shí)際地層條件，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀。
本實(shí)用新型提供的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀包括測(cè)試容器1、測(cè)量裝置2、與測(cè)試容器1連通的測(cè)試液注入裝置3以及數(shù)據(jù)讀取裝置4，測(cè)量裝置2包括與數(shù)據(jù)讀取裝置4連接的傳感器5、壓片6以及連接在傳感器5與壓片6之間的測(cè)試桿7，壓片6上包括至少一個(gè)浸液孔23，測(cè)試容器1包括容器主體8、分別位于容器主體8兩端的上蓋9和下蓋10、以及固定在下蓋10表面上的料杯11。
本實(shí)用新型提供的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀不僅能夠真實(shí)合理地模擬實(shí)際的地層條件對(duì)粘土的膨脹性進(jìn)行測(cè)試，而且由于所提供的測(cè)試容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容器主體與上蓋和下蓋能夠很容易地制造，而且可以方便地實(shí)現(xiàn)裝配和拆卸，以便于使用和更換，因此也使得整體測(cè)試儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，便于裝配，同時(shí)降低了制造成本。此外，所采用的傳感器不僅適用的測(cè)試范圍廣，而且由于不必保證測(cè)試桿與傳感器之間的有效密封，因此避免了測(cè)試桿所受摩擦阻力對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響，進(jìn)而能夠確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。而且，由于該測(cè)試儀可同時(shí)安裝兩個(gè)以上獨(dú)立的測(cè)試系統(tǒng)，所以可同時(shí)完成多個(gè)樣品的測(cè)試工作，或同時(shí)進(jìn)行多種不同樣品間的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，因此大大提高了實(shí)驗(yàn)效率，減輕了實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。


圖1為本實(shí)用新型提供的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型提供的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
本實(shí)用新型提供的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀包括測(cè)試容器1、測(cè)量裝置2、測(cè)試液注入裝置3以及數(shù)據(jù)讀取裝置4，如圖1所示。
其中，所述測(cè)試容器1包括容器主體8、分別位于容器主體8兩端的上蓋9和下蓋10、以及位于下蓋10的面朝測(cè)試容器內(nèi)部的表面上的料杯11。測(cè)試容器1整體可以根據(jù)需要制成各種輪廓形狀，如圓柱體形狀、四方體形狀等，優(yōu)選為圓柱體形狀。上蓋9可以與容器主體8形成一體，或者也可以單獨(dú)形成，然后再裝配到容器主體8上，優(yōu)選地，上蓋9單獨(dú)形成，然后再通過(guò)各種方式，如螺紋連接裝配到容器主體8上。上蓋9上包括孔，優(yōu)選位于其中心，用于安裝測(cè)量裝置2的傳感器5。下蓋10可以與容器主體8形成一體，或者也可單獨(dú)形成，然后再與容器主體8裝配在一起，優(yōu)選地，下蓋10單獨(dú)形成，然后再通過(guò)各種方式，如螺紋連接裝配到容器主體8上。位于下蓋10的面朝測(cè)試容器內(nèi)部的表面上的料杯11根據(jù)需要可以為各種形狀，如圓筒狀、柱狀等，以得到各種形狀的樣塊。料杯11可以與下蓋10形成一體，或者也可單獨(dú)形成，然后再裝配到下蓋10上，優(yōu)選地，料杯11單獨(dú)形成，然后再通過(guò)各種方式，如螺紋連接裝配到下蓋10上，例如，可以在下蓋10上設(shè)置凸起21，料杯11單獨(dú)形成后通過(guò)螺紋連接裝配到下蓋10的凸起21上。優(yōu)選情況下，如圖2所示，所述下蓋10的凸起21上包括至少一個(gè)連通料杯11內(nèi)部和測(cè)試容器1內(nèi)部的浸液孔22，用于使測(cè)試容器1內(nèi)的測(cè)試液從樣塊底部浸入樣塊中，因此優(yōu)選地，所述浸液孔22為多個(gè)且均勻分布于下蓋10的凸起21上，根據(jù)需要所述浸液孔可以為多種結(jié)構(gòu)和形狀。
所述測(cè)量裝置2包括傳感器5、壓片6以及連接在傳感器5與壓片6之間的測(cè)試桿7。傳感器5可以根據(jù)需要使用本領(lǐng)域公知的各種傳感器，優(yōu)選采用各種位移傳感器，如線性位移傳感器、非接觸式位移傳感器等，更優(yōu)選地，采用具有耐高溫高壓特性且能夠防水的線性位移傳感器，如北京京海泉傳感科技有限公司生產(chǎn)的THGA-25型線性位移傳感器。傳感器5安裝在測(cè)試容器1的上蓋9上，從而使得與傳感器5相連的測(cè)試桿7以及壓片6伸入到測(cè)試容器1中。在儀器裝配好后，所述壓片6位于料杯11中并與料杯中由樣土壓制成的樣塊表面最大程度地接觸，因此壓片6形成為與測(cè)試容器1中的料杯11相配合的形狀。此外，壓片6上還包括至少一個(gè)浸液孔23，用于使測(cè)試容器1內(nèi)的測(cè)試液從樣塊頂部浸入樣塊中，因此優(yōu)選地，所述浸液孔23為多個(gè)且均勻分布于壓片6上。傳感器5與測(cè)試桿7之間可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的各種方式實(shí)現(xiàn)連接，并且由于優(yōu)選的傳感器具有耐高溫高壓特性且能夠防水，因此無(wú)需保證傳感器與測(cè)試桿連接處的密封，從而消除了測(cè)試桿的摩擦阻力，使得測(cè)試數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。而測(cè)試桿7與壓片6可以形成一體，或者也可以單獨(dú)形成，然后再裝配到壓片6上，優(yōu)選地，測(cè)試桿7與壓片6分別單獨(dú)形成，然后再通過(guò)各種方式，如螺紋連接裝配在一起。
所述測(cè)試液注入裝置3與測(cè)試容器1相連通，用于以一定的壓力將測(cè)試液注入測(cè)試容器1中，因此該測(cè)試液注入裝置3可以根據(jù)不同的需要選用各種本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的能夠以一定壓力注射液體的裝置。優(yōu)選情況下，所述測(cè)試液注入裝置3包括通過(guò)管線與測(cè)試容器1連通的測(cè)試液存儲(chǔ)器12以及與該存儲(chǔ)器連接的供壓裝置13。供壓裝置13用于向測(cè)試液存儲(chǔ)器12提供預(yù)定的壓力，以模擬實(shí)際地層的壓力條件，因此供壓裝置13可以采用本領(lǐng)域公知的各種能夠提供預(yù)定壓力的裝置，如氣源、氣缸等。
優(yōu)選情況下，為了控制測(cè)試液的流入和流出，所述連接測(cè)試液存儲(chǔ)器12和測(cè)試容器1的管線上安裝有節(jié)流閥14，所述連接測(cè)試液存儲(chǔ)器12和測(cè)試容器1的管線的分支上安裝有放液閥15。當(dāng)節(jié)流閥14打開(kāi)時(shí)，測(cè)試液向測(cè)試容器1的流動(dòng)被截?cái)?，?dāng)節(jié)流閥14關(guān)閉時(shí)，測(cè)試液向測(cè)試容器1流動(dòng)。當(dāng)放液閥15打開(kāi)時(shí)，可以將管線中的測(cè)試液排出。
所述數(shù)據(jù)讀取裝置4與測(cè)量裝置2的傳感器5相連接，用于顯示所測(cè)出的位移數(shù)據(jù)，并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，既可以采用普通機(jī)械式，如百分表，也可以采用電子式。優(yōu)選情況下，所述數(shù)據(jù)讀取裝置4包括順序電連接的信號(hào)放大板16、數(shù)據(jù)采集板17以及計(jì)算機(jī)18。因此當(dāng)料杯11中的樣塊水化膨脹，推動(dòng)壓片6及測(cè)試桿7發(fā)生位移時(shí)，傳感器5輸出的電壓發(fā)生變化，該信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大板16傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集板17進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)18顯示測(cè)量結(jié)果。更優(yōu)選地，所測(cè)量的結(jié)果還可以通過(guò)與計(jì)算機(jī)18電連接的輸出設(shè)備輸出。
優(yōu)選情況下，所述高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀還包括套裝在測(cè)試容器1外面的加熱器20，用于對(duì)測(cè)試容器1進(jìn)行加熱，以模擬實(shí)際地層的溫度條件。該加熱器20可以根據(jù)需要選用本領(lǐng)域公知的各種能夠?qū)崿F(xiàn)加熱功能的裝置。
下面，對(duì)本實(shí)用新型提供的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀的操作過(guò)程進(jìn)行描述。首先，在將測(cè)試容器1的下蓋10裝配到容器主體8上之前，先將料杯11安裝到另外制造的底座上，該底座相對(duì)于下蓋10較為平整，以便于壓制樣塊，然后將適量樣土裝入料杯11中，將料杯11中的樣土壓制成所需的樣塊19。之后，從底座上卸下料杯11，將料杯11裝配到下蓋10上，并將下蓋10從測(cè)試容器1的底部裝配到容器主體8上，從而完成測(cè)試容器1的裝配。此時(shí)，連接在測(cè)試桿7一端的壓片6容納到料杯11中并與料杯11中的樣塊19的上表面充分接觸。然后，打開(kāi)節(jié)流閥14并關(guān)閉放液閥15，向測(cè)試液存儲(chǔ)器12中注入測(cè)試液。接著，關(guān)閉節(jié)流閥14，通過(guò)供壓裝置13向測(cè)試液存儲(chǔ)器12提供實(shí)驗(yàn)所規(guī)定的壓力，以使測(cè)試液進(jìn)入測(cè)試容器1內(nèi)，同時(shí)打開(kāi)加熱器20對(duì)測(cè)試容器1進(jìn)行加熱，從而真實(shí)模擬實(shí)際地層的壓力和溫度。此時(shí)，在壓力作用下，通過(guò)管線流入測(cè)試容器1內(nèi)的測(cè)試液可通過(guò)壓片6以及下蓋10的凸起21上的浸液孔分別從樣塊的頂部和底部浸入樣塊19中，使其發(fā)生膨脹。當(dāng)壓片6及測(cè)試桿7因樣塊19的膨脹而發(fā)生位移時(shí)，傳感器5輸出的電壓發(fā)生變化，該信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大板16傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集板17進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)18顯示出測(cè)量結(jié)果，或者還可以利用輸出設(shè)備輸出該結(jié)果。
最后需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型所提供的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀還可以同時(shí)安裝兩個(gè)以上獨(dú)立的測(cè)試系統(tǒng)，因此可以同時(shí)完成多個(gè)樣品的測(cè)試工作，或同時(shí)進(jìn)行多種不同樣品間的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，因而大大提高了實(shí)驗(yàn)效率，減輕了實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.一種高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其特征在于，該測(cè)試儀包括測(cè)試容器(1)、測(cè)量裝置(2)、與測(cè)試容器(1)連通的測(cè)試液注入裝置(3)以及數(shù)據(jù)讀取裝置(4)，測(cè)量裝置(2)包括與數(shù)據(jù)讀取裝置(4)連接的傳感器(5)、壓片(6)以及連接在傳感器(5)與壓片(6)之間的測(cè)試桿(7)，壓片(6)上包括至少一個(gè)浸液孔(23)，測(cè)試容器(1)包括容器主體(8)、分別位于容器主體(8)兩端的上蓋(9)和下蓋(10)、以及固定在下蓋(10)表面上的料杯(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，傳感器(5)固定在測(cè)試容器(1)的上蓋(9)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，所述下蓋(10)通過(guò)螺紋連接裝配到容器主體(8)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，所述下蓋(10)上包括凸起(21)，料杯(11)通過(guò)螺紋連接裝配到下蓋(10)的凸起(21)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，所述下蓋(10)的凸起(21)上包括至少一個(gè)連通料杯(11)內(nèi)部和測(cè)試容器(1)內(nèi)部的浸液孔(22)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，所述傳感器(5)為THGA-25型線性位移傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，所述測(cè)試液注入裝置(3)包括通過(guò)管線與測(cè)試容器(1)連通的測(cè)試液存儲(chǔ)器(12)以及與該存儲(chǔ)器(12)連接的供壓裝置(13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，所述連接測(cè)試液存儲(chǔ)器(12)和測(cè)試容器(1)的管線上安裝節(jié)流閥(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，所述連接測(cè)試液存儲(chǔ)器(12)和測(cè)試容器(1)的管線的分支上安裝放液閥(15)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，所述數(shù)據(jù)讀取裝置(4)包括順序電連接的信號(hào)放大板(16)、數(shù)據(jù)采集板(17)以及計(jì)算機(jī)(18)，信號(hào)放大板(16)與傳感器(5)電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，所述測(cè)試儀還包括套裝在測(cè)試容器(1)外面的加熱器(20)。
專利摘要一種高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀，其中，該測(cè)試儀包括測(cè)試容器、測(cè)量裝置、與測(cè)試容器連通的測(cè)試液注入裝置以及數(shù)據(jù)讀取裝置，測(cè)量裝置包括與數(shù)據(jù)讀取裝置連接的傳感器、壓片以及連接在傳感器與壓片之間的測(cè)試桿，壓片上包括至少一個(gè)浸液孔，測(cè)試容器包括容器主體、分別位于容器主體兩端的上蓋和下蓋、以及固定在下蓋表面上的料杯。本實(shí)用新型提供的高溫高壓智能型膨脹性測(cè)試儀不僅能夠真實(shí)合理地模擬實(shí)際的地層條件，而且具有適用范圍廣，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，可同時(shí)完成多個(gè)樣品的測(cè)試工作等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)整體測(cè)試儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，便于裝配，制造成本低。
文檔編號(hào)G01N33/00GK2909257SQ20062011780
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者劉罡, 劉兵 申請(qǐng)人:荊州市創(chuàng)聯(lián)石油科技發(fā)展有限公司