一種真三軸巖心夾持器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油能源技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，尤其涉及一種在石油和天然氣的地質(zhì)勘探研究開發(fā)中，用于對(duì)巖心物性進(jìn)行分析的真三軸巖心夾持器。
【背景技術(shù)】
[0002]巖心夾持器是開發(fā)試驗(yàn)中用途最廣泛的基礎(chǔ)組件之一，在地質(zhì)勘探研究開發(fā)中，尤其是石油和天然氣的地質(zhì)勘探和研究生產(chǎn)開發(fā)方面，需要從地下取出相關(guān)地層巖心，進(jìn)行巖心物性分析實(shí)驗(yàn)都要用到巖心夾持器。巖心夾持器作為一種夾持和密封巖心、完成巖石滲透率、孔隙度測(cè)試或各種巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)的專門裝置，其主要功能是將待測(cè)的巖石樣品放入其中，并保證測(cè)試流體通過巖心樣品前后兩端時(shí)，能將巖石樣品的側(cè)表面完全密封住。其功能比較單一，主要集中于巖心測(cè)試用途。由于地層的復(fù)雜多樣性，各個(gè)地層的原始環(huán)境不同，對(duì)巖心夾持器的要求也不同。
[0003]目前的夾持器普遍采用液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。由于氣體和液體在一定壓力下存在一定的壓縮性，流體的形狀改變時(shí)，流體各層之間也存在一定的運(yùn)動(dòng)阻力(即粘滯性)。目前設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)加載軸壓時(shí)將流體看作是理想的流體，沒有考慮到超高壓作用下，液體的壓縮性很顯著，會(huì)造成數(shù)據(jù)的偏差。如公開號(hào)CN202562913U所公開的一種三軸向巖心夾持器包括:夾持器筒體、橡膠套、第一固定環(huán)、第二固定環(huán)、第一壓緊帽和第二壓緊帽，所述第一壓緊帽和第二壓緊帽分別于所述第一固定環(huán)和第二固定環(huán)的側(cè)端相抵頂，夾持器還包括:第一堵頭和第二堵頭，沿軸向貫穿第一壓緊帽和第二壓緊帽，分別頂?shù)钟谙鹉z套的待測(cè)巖心的兩側(cè)端；軸向壓力活塞組件包括軸向壓力簡體和軸向壓力活塞，軸向壓力活塞通過軸向壓力螺帽與第一堵頭相連接，第一堵頭通過軸向壓力活塞的軸向滑動(dòng)向待測(cè)巖心施加軸向壓力；第一堵頭和第二堵頭分別與第一壓緊帽和第二壓緊帽可拆裝的相連接。在具體實(shí)施時(shí)，通過向徑向圍壓空間內(nèi)輸入壓力液體，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)巖心施加徑向壓力，而通過對(duì)軸向壓力活塞組件驅(qū)動(dòng)第一堵頭向待測(cè)巖心施加軸向壓力。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是:僅使用液壓傳動(dòng)，沒有考慮到超高壓作用下，液體的壓縮性會(huì)顯著增大。如果不準(zhǔn)確的考慮液體的額壓縮性，液壓系統(tǒng)就不能可靠，精確地工作，甚至報(bào)廢或者發(fā)生事故。
[0004]為此也有一些利用手動(dòng)栗加壓的巖心夾持器，如公開號(hào)CN201340381Y所公開的一種三軸向巖心夾持器，其左邊部分設(shè)有壓帽、左堵頭、巖心室、左巖心堵頭、定位墊圈及左小壓帽，右邊部分設(shè)有軸向壓力活塞、右小壓帽、右堵頭及右?guī)r心堵頭，在巖心室外圍設(shè)有膠套，膠套通過連接板與兩對(duì)活塞相連，活塞的外側(cè)連有兩個(gè)承壓筒。本三軸向夾持器由于采用三組活塞(水平、垂直和軸向)。三軸向巖心夾持器的三軸向壓力均通過手動(dòng)栗來實(shí)現(xiàn)的。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是:巖心室的規(guī)格大小不能變化，若待測(cè)試樣長度變化很大會(huì)造成密封不嚴(yán)，從而導(dǎo)致流體泄露，會(huì)直接影響到測(cè)量結(jié)果，而且裝卸待測(cè)樣品困難，清洗不便。另外該裝置的三軸向壓力均通過手動(dòng)栗來實(shí)現(xiàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，壓力不能精確控制，栗軸易受不平衡力，磨損嚴(yán)重，泄漏較大，對(duì)液體的污染也比較敏感，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求比較高，價(jià)格貴等缺陷?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的超高壓狀態(tài)下，液體的壓縮性會(huì)顯著增大，壓力不能精確控制等問題，本實(shí)用新型提供了一種易于拆裝、便于清洗、密封效果好、巖心規(guī)格可調(diào)，并安裝有壓力傳感器的真三軸巖心夾持器，對(duì)于高壓軸壓狀態(tài)下，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了機(jī)械加載軸壓的方式取代液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制與報(bào)警的效果。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0007]—種真三軸巖心夾持器，包括夾持器筒體4、活塞、導(dǎo)軌17、禍輪減速箱14和支撐底座19，其特征在于:所述夾持器筒體4具有軸向貫通的空腔7，活塞通過空腔7，與空腔7同軸向放置，所述筒體4側(cè)壁中部依次設(shè)置有環(huán)壓入口 8和環(huán)壓出口 9，所述活塞分別為液壓活塞6和機(jī)械加載軸壓活塞13，液壓活塞6和機(jī)械加載軸壓活塞13不接觸，液壓活塞6和機(jī)械加載軸壓活塞13中間具有小空腔30，所述導(dǎo)軌17至少有兩根，導(dǎo)軌17的底端均固定在支撐底座19上，所述渦輪減速箱14后端嵌入有行程開關(guān)22，該行程開關(guān)22安裝在渦輪減速箱14與導(dǎo)軌17相接處的上方，與導(dǎo)向板18齊平。在此基礎(chǔ)上，所述行程開關(guān)包括擋板、彈簧片和接觸裝置，從上至下依次設(shè)置為擋板、彈簧片和接觸裝置，所述彈簧片為倒“U”型金屬片，所述擋板與彈簧片相抵，所述接觸裝置與彈簧片不接觸。
[0008]在此基礎(chǔ)上，所述接觸裝置包括觸頭和觸點(diǎn)，該觸頭為半球形金屬的動(dòng)觸頭，該觸點(diǎn)為帶有墊片的固定觸點(diǎn)，觸頭和觸點(diǎn)不接觸。
[0009]在此基礎(chǔ)上，所述液壓活塞左右兩端的末端設(shè)置有錐度套a，該錐度套a的另一端與筒體相連，所述液壓活塞從左至右依次設(shè)置有液壓出口、流體入口和液壓入口。
[0010]在此基礎(chǔ)上，所述機(jī)械加載軸壓活塞包括支撐套、渦輪減速箱和伺服電機(jī)，所述支撐套左右兩端的頂端設(shè)置有錐度套b，該錐度套b另一端與筒體相連，支撐套左右兩端的末端固定有渦輪減速箱，機(jī)械加載軸壓活塞固定在支撐套和渦輪減速箱正中間，所述機(jī)械加載軸壓活塞末端固定有導(dǎo)向板，所述導(dǎo)向板與導(dǎo)軌滑動(dòng)連接，所述機(jī)械加載軸壓活塞設(shè)置有驅(qū)替出口，所述驅(qū)替出口與流體入口同軸向。
[0011]在此基礎(chǔ)上，所述機(jī)械加載軸壓活塞頂端設(shè)置有壓力傳感器；所述壓力傳感器通過放大電路與控制單元相連。
[0012]在此基礎(chǔ)上，所述控制單元通過驅(qū)動(dòng)電路與伺服電機(jī)相連。
[0013]在此基礎(chǔ)上，所述伺服電機(jī)右端設(shè)置軸套，該軸套另一端有與渦輪減速箱相連。
[0014]在此基礎(chǔ)上，所述導(dǎo)軌與渦輪減速箱接觸的兩端上方均設(shè)置有行程開關(guān)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0016]1、機(jī)械加載軸壓活塞內(nèi)部設(shè)置有壓力傳感器，靈敏度高，精度比壓力表高，在工作中將測(cè)得的實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸給控制單元，然后控制單元對(duì)伺服電機(jī)和渦輪減速器進(jìn)行自動(dòng)控制，本實(shí)用新型能夠?qū)嵭袎毫ο到y(tǒng)操作過程的自動(dòng)控制和遙測(cè)，可以實(shí)行壓力的安全保護(hù)，保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，增強(qiáng)了安全保障，提高了工作效率。
[0017]2、真三軸巖心夾持器的液壓活塞左右兩端與筒體以及支撐套左右兩端與筒體均通過新型機(jī)械傳動(dòng)聯(lián)接部件錐度套連接，通用性，互換性很好，能夠快速取出巖樣，標(biāo)準(zhǔn)化程度高、精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝拆卸方便，適用各種場合，而且使用壽命較長。
[0018]3、真三軸巖心夾持器前端面采用液壓加載，通過液壓栗注入高壓液體通過液壓活塞作用在待測(cè)試樣端面，施以軸壓，后端面采用伺服電機(jī)和渦輪減速箱直接作用機(jī)械加載軸壓活塞一個(gè)軸向壓力，兩種加載方式同時(shí)使用，盡量避免了液壓傳動(dòng)的液體具有壓縮性的缺點(diǎn)，并結(jié)合了兩種加載方式的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低、可實(shí)現(xiàn)自鎖、結(jié)構(gòu)緊湊容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，容易吸收沖擊和振動(dòng)。操縱簡單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
[0019]4、液壓活塞和機(jī)械加載軸壓活塞中間小空腔的規(guī)格尺寸為Φ50Χ (0-100)_，適合多種規(guī)格的待測(cè)試樣。由于確定了可調(diào)節(jié)的范圍，所以使用前可以選擇在此范圍內(nèi)的待測(cè)試樣，這樣能夠保證工作過程中待測(cè)試樣與真三軸巖心夾持器緊密接觸，不會(huì)導(dǎo)致流體的泄露從而影響數(shù)據(jù)結(jié)果，減少了重復(fù)性的工作，也節(jié)約了成本。
[0020]5、渦輪減速箱后端置有行程開關(guān)，當(dāng)壓力過大時(shí)，可以觸發(fā)行程開關(guān)，及時(shí)報(bào)警，避免損壞設(shè)備，提高了安全系數(shù)，而且安裝有兩個(gè)行程開關(guān)，需要同時(shí)觸發(fā)才能報(bào)警，避免了操作人員手誤而引發(fā)報(bào)警。
【附圖說明】
[0021]圖1是真三軸巖心夾持器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是真三軸巖心夾持器結(jié)構(gòu)壓力檢測(cè)運(yùn)行原理圖；
[0023]圖3是真三軸巖心夾持器結(jié)構(gòu)壓力檢測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是真三軸巖心夾持器結(jié)構(gòu)行程開關(guān)工作時(shí)狀態(tài)示意圖；
[0025]圖5是真三軸巖心夾持器結(jié)構(gòu)行程開關(guān)正常狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0027]根據(jù)圖1所示:本實(shí)用新型包括夾持器筒體4、活塞、導(dǎo)軌17、渦輪減速