巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置包括：芯筒，內部設置有用于安裝巖芯的軸向通孔，該軸向通孔的兩端的內徑小于該軸向通孔中間部分的內徑；冷卻液組件，與軸向通孔連通并能夠向軸向通孔內注入冷卻液；加熱組件，用于加熱芯筒內的巖芯；聲波測量組件，用于測量通過芯筒內巖芯的聲波速度。本發明專利技術的有益效果是，本發明專利技術能夠用來模擬氣體鉆井中井底巖石溫度的升降，同時，測量隨溫度變化的實時縱波速度變化，可以模擬溫度劇變條件下巖石的破壞特征的動態變化，并直接獲得相關參數。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及石油鉆井領域，具體是一種巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置。
技術介紹
在氣體鉆井過程中，由于在噴嘴處產生的焦耳-湯姆遜效應，會使井底溫度在較短的時間內迅速降低，達到冰點以下，產生冰包。井底巖石溫度從原始地層溫度劇變降低，這種變化對于巖石的孔隙、裂縫以及礦物膠結等產生干擾，進而對巖石的強度等產生影響。研究溫度劇變條件下，巖石的破壞特性，對于氣體鉆井鉆速的提高很有意義。由于井底工況復雜，無法測量井底巖石的變化情況，現有的一些裝置沒有進行溫度和聲波的同步變化測量。
技術實現思路
為了克服現有技術中無法模擬測量井底巖石在溫度變化下的變化特征，本專利技術提供了一種巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，以達到模擬測量井底巖石在溫度變化下的變化情況的目的。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置包括：芯筒，內部設置有用于安裝巖芯的軸向通孔，該軸向通孔的兩端的內徑小于該軸向通孔中間部分的內徑；冷卻液組件，與軸向通孔連通并能夠向軸向通孔內注入冷卻液；加熱組件，用于加熱芯筒內的巖芯；聲波測量組件，用于測量通過芯筒內巖芯的聲波速度。進一步地，芯筒的筒壁設置有與軸向通孔連通的開口槽，冷卻液組件包括注液漏斗，注液漏斗的小徑端與開口槽連通。進一步地，開口槽的四周含有槽壁，芯筒外還設有蓋狀的散口，散口包括側周壁r>和頂壁，散口的側周壁設在開口槽的槽壁外，注液漏斗的小徑端能夠穿過散口上端的插接孔與開口槽連通，散口的頂壁開設有多個間隔設置的冷卻液揮發孔，該冷卻液揮發孔與開口槽連通。進一步地，該聲波測量組件包括探頭、聲波測定儀和探頭數據線，探頭為兩個，兩個探頭通過探頭數據線與聲波測定儀連接，當該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置處于使用狀態時，兩個探頭分別與巖芯的兩個端面抵接。進一步地，當該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置處于使用狀態時，兩個探頭的幾何中心連線與芯筒的軸線重合。進一步地，加熱組件包括兩個相同的熱電阻，當該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置處于使用狀態時，兩個相同的熱電阻均與巖芯的外周面貼合，并且兩個相同的熱電阻分別對稱設置于巖芯的兩端與芯筒的兩端之間。進一步地，該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置還包括溫度測量組件，溫度測量組件包括數據采集卡、溫度自動采集系統和連接線，兩個相同的熱電阻均通過連接線與數據采集卡連接，數據采集卡與溫度自動采集系統連接。進一步地，巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置還包括夾持組件，夾持組件包括兩個夾持板，一個探頭固定于其中一個夾持板上，另一個探頭固定于另一個夾持板上。進一步地，每個夾持板的內側表面上均設置有半圓環深槽，探頭插接固定于半圓環深槽內，探頭的外徑與半圓環深槽的內徑相同。進一步地，兩個夾持板之間設置有拉簧，當該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置處于使用狀態時，兩個夾持板能夠在拉簧的作用下將探頭壓緊于巖芯的兩端。本專利技術的有益效果是，本專利技術能夠用來模擬氣體鉆井中井底巖石溫度的升降，同時，測量隨溫度變化的實時縱波速度變化，可以模擬井底巖石在溫度變化下的破壞特征的動態變化，并直接獲得相關參數。附圖說明構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。在附圖中：圖1為本專利技術巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置實施例的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例中芯筒的側視圖；圖3是圖2的A-A向剖視圖；圖4是本專利技術實施例中散口和注液漏斗的裝配結構示意圖；圖5是本專利技術實施例中散口的俯視圖；圖6是本專利技術實施例中夾持組件的結構示意圖。圖中附圖標記：10、芯筒；11、開口槽；111、槽壁；12、散口；121、冷卻液揮發孔；122、插接孔；123、側周壁；124、頂壁；13、支撐架；21、注液漏斗；22、兩通活塞；31、探頭；32、聲波測定儀；33、探頭數據線；41、熱電阻；42、數據采集卡；43、溫度自動采集系統；44、連接線；51、夾持板；511、半圓環深槽；52、拉簧；90、巖芯。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本專利技術。如圖1至圖6所示，本專利技術提供了一種巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置包括芯筒10、冷卻液組件、加熱組件和聲波測量組件。芯筒10內部設置有用于安裝巖芯90的軸向通孔，該軸向通孔的兩端的內徑小于該軸向通孔中間部分的內徑。冷卻液組件與軸向通孔連通并能夠向軸向通孔內注入冷卻液。加熱組件用于加熱芯筒10內的巖芯90。聲波測量組件用于測量通過芯筒10內巖芯90的聲波速度。本專利技術實施例中的巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置能夠用來模擬氣體鉆井中井底巖石溫度的升降，同時，測量隨溫度變化的實時縱波速度變化，可以模擬溫度劇變條件下巖石的破壞特征的動態變化，并直接獲得相關參數。具體地，如圖2至圖5所示，芯筒10由45號鋼制成，芯筒10的筒壁上部設置有與軸向通孔連通的開口槽11，開口槽11的四周含有槽壁111，槽壁111與芯筒10的側壁相切并焊接，且保證焊接處不會泄露液體。芯筒10沿軸向設置有軸向通孔，該軸向通孔的兩端部內徑與制備好的巖芯90的外徑相同，該軸向通孔的氣體部位的內徑均大于巖芯90的外徑，以在巖芯90與芯筒10的內壁之間形成環狀筒形空間。上述冷卻液組件包括注液漏斗21和兩通活塞22，注液漏斗21的小徑端與開口槽11連接，該注液漏斗21與開口槽11的連接處通過硅脂密封。并且注液漏斗21能夠將冷卻液注入到上述環狀筒形空間內。上述兩通活塞22能夠調節注液漏斗21的流量，即控制注液漏斗21流入芯筒10內的冷卻液流量，從而通過控制冷卻液流量來控制芯筒10中的冷卻速度。優選地，如圖4和圖5所示，芯筒10外還設有蓋狀的散口12，散口12包括側周壁123和頂壁124，散口12的側周壁123套設在開口槽11的槽壁111外，注液漏斗21的小徑端能夠穿過散口12上端的插接孔122與開口槽11連通，開口槽11位于頂壁124的中間部分，散口12的頂壁124開設有多個間隔設置的冷卻液揮發孔121，該冷卻液揮發孔121與開口槽11連通。需要說明的是，將軸向通孔的兩端部內徑設置成與巖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，其特征在于，該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置包括：芯筒(10)，內部設置有用于安裝巖芯(90)的軸向通孔，該軸向通孔的兩端的內徑小于該軸向通孔中間部分的內徑；冷卻液組件，與所述軸向通孔連通并能夠向所述軸向通孔內注入冷卻液；加熱組件，用于加熱芯筒(10)內的巖芯(90)；聲波測量組件，用于測量通過芯筒(10)內巖芯(90)的聲波速度。

【技術特征摘要】
1.一種巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，其特征在于，該巖石在溫
度變化下的變化特征測量模擬裝置包括：
芯筒(10)，內部設置有用于安裝巖芯(90)的軸向通孔，該軸向通孔的兩端的
內徑小于該軸向通孔中間部分的內徑；
冷卻液組件，與所述軸向通孔連通并能夠向所述軸向通孔內注入冷卻液；
加熱組件，用于加熱芯筒(10)內的巖芯(90)；
聲波測量組件，用于測量通過芯筒(10)內巖芯(90)的聲波速度。
2.根據權利要求1所述的巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，其特征
在于，芯筒(10)的筒壁設置有與所述軸向通孔連通的開口槽(11)，冷卻液組件包
括注液漏斗(21)，注液漏斗(21)的小徑端與開口槽(11)連通。
3.根據權利要求2所述的巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，其特征
在于，開口槽(11)的四周含有槽壁(111)，芯筒(10)外還設有蓋狀的散口(12)，
散口(12)包括側周壁(123)和頂壁(124)，散口(12)的側周壁(123)套設在開
口槽(11)的槽壁(111)外，注液漏斗(21)的小徑端能夠穿過散口(12)上端的
插接孔(122)與開口槽(11)連通，散口(12)的頂壁(124)開設有多個間隔設置
的冷卻液揮發孔(121)，該冷卻液揮發孔(121)與開口槽(11)連通。
4.根據權利要求1所述的巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，其特征
在于，該聲波測量組件包括探頭(31)、聲波測定儀(32)和探頭數據線(33)，探頭
(31)為兩個，兩個探頭(31)通過探頭數據線(33)與聲波測定儀(32)連接，且
當該巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置處于使用狀態時，兩個探頭(31)分
別與巖芯(90)的兩個端面抵接。
5.根據權利要求4所述的巖石在溫度變化下的變化特征測量模擬裝置，其特征
在于，當該巖石在溫度變...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李軍，張海波，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，
類型：發明
國別省市：北京;11