本發(fā)明涉及巖心實驗技術，更具體地說涉及一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置。

背景技術：

1、近年來，隨著全球化石能源需求的不斷加大，低滲、致密等難動用油氣藏開發(fā)比重逐步擴大，針對性開采技術也不斷涌現(xiàn)。其中，壓驅(qū)技術借助低粘驅(qū)替液的大排量高壓注入，激勵儲層微裂縫張啟、孔滲增加，促進注入流體突破更小孔隙，并擴展水線到物性差的弱波及區(qū)，在注水增注、油井吞吐中均得到了較好的開發(fā)效果。但該技術的流固耦合力學機理、竄流于增透的平衡界限等亟待探究，而室內(nèi)壓驅(qū)的模擬實驗室研究這一關鍵問題的重要手段。為較為精準的模擬壓驅(qū)注入物理過程，需模擬原地應力環(huán)境下高壓注入，注入壓力要一定程度上大于應力水平，甚至超過破裂壓力水平。

2、雖然作為開發(fā)實驗中用途最廣泛的基礎組件之一,幾乎所有開發(fā)實驗都要用到巖心夾持器。但目前常用的巖心夾持器主要是哈氏(hassler)巖心夾持器,它的加壓方式是通過將巖心放置在一個圓形橡膠套內(nèi)，然后把橡膠套筒置于鋼筒內(nèi)并于鋼筒形成密閉環(huán)形空間，并且?guī)r心兩端分別放置一個鋼質(zhì)堵頭，在堵頭中心留有圓形通孔，分別接有管線，實驗流體通過管線可以流過巖心，當通過中間容器注入流體作用于鋼筒與橡膠套筒之間時，可使得橡膠套筒發(fā)生擠壓變形，從而對巖心產(chǎn)生徑向壓力。

3、上述巖心夾持器明顯存在兩個問題:

4、1、這種類型的夾持器，當對環(huán)形空間注入高壓液體作用于膠筒外壁使膠筒產(chǎn)生變形擠壓巖心時，這個擠壓力容易受到液體彈性變形的影響，往往達不到壓力的定量設定，其測量巖心的物理參數(shù)不能真實反映地層受力情況。使用這種夾持器進行的實驗測試得到數(shù)據(jù)偏離了它的真實值，造成一定的實驗誤差，使得圍壓定量設定不夠準確。

5、2、由于這種類型的夾持器與巖心接觸的部分為膠筒，當對巖心施加圍壓時，此時膠筒外壁與液體接觸為軟接觸，若此時在出口端施加回壓，膠筒與巖心之間容易發(fā)生分離，不能夠反映真實地層壓驅(qū)徑向流時巖石骨架受到擠壓的孔隙回壓。因此以上夾持器還遠遠滿足不了模擬壓驅(qū)過程中巖心所在地層的環(huán)境條件。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置。

2、本發(fā)明的目的通過下述技術方案予以實現(xiàn)。

3、一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，包括：套筒的頂端和底端對稱設有入口堵頭和出口堵頭，入口堵頭上設有入口接頭管線，出口堵頭上設有出口接頭管線和排水槽，出口接頭管線與排水槽相連通，入口堵頭、出口堵頭與套筒內(nèi)側(cè)間形成加壓缸，加壓缸內(nèi)可拆卸設有巖心膠筒，巖心膠筒內(nèi)側(cè)設有巖心加壓件，巖心膠筒外側(cè)設有壓塊組件，壓塊組件的最外層與套筒內(nèi)側(cè)形成環(huán)壓倉。

4、出口接頭管線上設有軸向加壓控制閥。

5、壓塊組件包括兩個第一壓塊和兩個第二壓塊，第一壓塊對稱設置在巖心膠筒的左右兩側(cè)，第二壓塊對應設置在第一壓塊的外側(cè)。

6、第一壓塊和第二壓塊為據(jù)體結構，第一壓塊上設有貼合凹槽，貼合凹槽與巖心膠筒相匹配。

7、第一壓塊和第二壓塊為剛性結構。

8、巖心加壓件包括多個鋼條，鋼條呈柵欄結構均勻設置在巖心膠筒內(nèi)側(cè)與巖心相接觸。

9、排水槽為環(huán)形排水槽，排水槽的尺寸與巖心加壓件相匹配，排水槽上設有偏心圓孔，偏心圓孔與出口接頭管線相連通。

10、入口堵頭通過入口堵頭鎖緊帽進行限位與套筒固定連接，堵頭鎖緊帽與套筒可拆卸連接，出口堵頭通過出口堵頭鎖緊帽進行限位與套筒固定連接。

11、本發(fā)明的有益效果為：

12、本方案提供一種可實現(xiàn)應力-壓力定量設定的壓驅(qū)徑向流巖心加持裝置，該裝置基于中心圓孔圓盤狀巖心，外圍利用高壓液體擠壓剛性壓塊，然后依靠剛性壓塊作用于柔性膠皮桶，進而加壓柵欄鋼條，對巖心施加圍壓，從而實現(xiàn)應力定量設定。同時，巖心外沿流出流體通過柵欄鋼條縫隙流入下端流道，可通過設定流道口的回壓設定巖心孔隙壓力。有效的實現(xiàn)了擠壓應力與孔隙壓力的獨立設定。進一步，由于為徑向流動，中孔內(nèi)流體壓力將比較容易超過外圍應力，并在一定范圍內(nèi)達到破裂壓力，實現(xiàn)損傷增滲壓驅(qū)、壓裂壓驅(qū)等不同階段的模擬。

技術特征：

1.一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，其特征在于，包括：套筒的頂端和底端對稱設有入口堵頭和出口堵頭，入口堵頭上設有入口接頭管線，出口堵頭上設有出口接頭管線和排水槽，出口接頭管線與排水槽相連通，入口堵頭、出口堵頭與套筒內(nèi)側(cè)間形成加壓缸，加壓缸內(nèi)可拆卸設有巖心膠筒，巖心膠筒內(nèi)側(cè)設有巖心加壓件，巖心膠筒外側(cè)設有壓塊組件，壓塊組件的最外層與套筒內(nèi)側(cè)形成環(huán)壓倉。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，其特征在于：所述出口接頭管線上設有軸向加壓控制閥。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，其特征在于：壓塊組件包括兩個第一壓塊和兩個第二壓塊，第一壓塊對稱設置在所述巖心膠筒的左右兩側(cè)，第二壓塊對應設置在第一壓塊的外側(cè)。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，其特征在于：所述第一壓塊和所述第二壓塊為據(jù)體結構，所述第一壓塊上設有貼合凹槽，貼合凹槽與巖心膠筒相匹配。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，其特征在于：所述第一壓塊和所述第二壓塊為剛性結構。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，其特征在于：所述巖心加壓件包括多個鋼條，鋼條呈柵欄結構均勻設置在巖心膠筒內(nèi)側(cè)與巖心相接觸。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，其特征在于：所述排水槽為環(huán)形排水槽，所述排水槽的尺寸與所述巖心加壓件相匹配，所述排水槽上設有偏心圓孔，偏心圓孔與所述出口接頭管線相連通。

8.根據(jù)權利要求6所述的一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，其特征在于：所述鋼條上等距設有多個凹槽。

9.根據(jù)權利要求1-8任一權利要求所述的一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，其特征在于：所述入口堵頭通過入口堵頭鎖緊帽進行限位與所述套筒固定連接，堵頭鎖緊帽與所述套筒可拆卸連接，所述出口堵頭通過出口堵頭鎖緊帽進行限位與所述套筒固定連接。

技術總結
一種給柱狀巖心施加圍壓和孔隙壓力定量設定的夾持裝置，包括：套筒的頂端和底端對稱設有入口堵頭和出口堵頭，入口堵頭上設有入口接頭管線，出口堵頭上設有出口接頭管線和排水槽，出口接頭管線與排水槽相連通，入口堵頭、出口堵頭與套筒內(nèi)側(cè)間形成加壓缸，加壓缸內(nèi)可拆卸設有巖心膠筒，巖心膠筒內(nèi)側(cè)設有巖心加壓件，巖心膠筒外側(cè)設有壓塊組件，壓塊組件的最外層與套筒內(nèi)側(cè)形成環(huán)壓倉。本發(fā)明的有益效果是基于中心圓孔圓盤狀巖心，外圍利用高壓液體擠壓剛性壓塊，然后依靠剛性壓塊作用于柔性膠皮桶，進而加壓柵欄鋼條，對巖心施加圍壓，實現(xiàn)應力定量設定。巖心外沿流出流體通過柵欄鋼條縫隙流入下端流道，可通過設定流道口的回壓設定巖心孔隙壓力。

技術研發(fā)人員：段寶江,蔡振華,李奇,錢繼賀,秦鵬,李建榮,吳婧,宣濤,李芳,張中堯,孔為,高麗軍
受保護的技術使用者：中海油能源發(fā)展股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10