巖心夾持器是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定巖樣滲流特性或進(jìn)行驅(qū)替試驗(yàn)時(shí)用來(lái)夾持、保護(hù)巖樣并密封柱面或端面(一般是留出流體進(jìn)出口的端面)的石油儀器器具,是開(kāi)發(fā)石油科研儀器等實(shí)驗(yàn)儀器裝置中不可缺少的重要輔助部件。
巖心夾持器的類(lèi)型
根據(jù)其結(jié)構(gòu)主要有四種:
(1)哈斯勒(Hassler)型巖心夾持器。是目前巖心分析中最常用的一種巖心夾持器,具有使用方便的特點(diǎn),裝入和取出巖樣時(shí),不必將巖心夾持器全部拆開(kāi)。采取在巖樣柱面施加徑向壓力的方式,將巖樣側(cè)壁密封(見(jiàn)圖),流體從端面進(jìn)入,從另一端面排出,進(jìn)行測(cè)試。如果測(cè)定全直徑巖心的水平滲透率,則用金屬網(wǎng)在側(cè)壁的柱面上開(kāi)部分窗口通氣,端面用膠墊密封。
這種巖心夾持器的工作壓力多在35MPa以下,但也有能達(dá)到70MPa的。
(2)二軸向巖心夾持器(又稱靜壓巖心夾持器,也稱水靜力學(xué)加載巖心夾持器)。在巖樣端面和周?chē)媸┘酉嗤妮S向壓力和徑向壓力。這種夾持器大多用于測(cè)定巖樣的孔隙體積壓縮系數(shù)和上覆壓力下的孔隙度滲透率以及進(jìn)行全直徑巖心夾持器的驅(qū)替試驗(yàn),由于在橡皮套筒及巖心端頭施加很大的壓力,防滲漏性能很好,工作壓力可以達(dá)到105MPa。
(3)三軸向巖心夾持器。分別對(duì)巖樣端面和周?chē)媸┘硬煌妮S向壓力和徑向壓力,它多用于全直徑巖心的驅(qū)替試驗(yàn)(模擬上覆巖壓與地層流動(dòng)壓力變化時(shí)流體的滲流特性)。工作壓力可達(dá)到105MPa。
(4)帶測(cè)壓孔的巖心夾持器。此種巖心夾持器采用類(lèi)似哈斯勒、二軸向、三軸向載荷的基型,沿巖心夾持器襯套軸向布置測(cè)壓孔。它一般用于三次采油巖心驅(qū)替試驗(yàn)、相對(duì)滲透率測(cè)定、地層傷害測(cè)試等。測(cè)壓孔可以測(cè)量注水或注入驅(qū)油劑過(guò)程中巖樣不同位置的壓降,監(jiān)測(cè)巖樣沿軸線方向的壓力變化情況,分析巖樣堵塞原因和堵塞程度。
此外,還有嵌入式巖心夾持器[范謝爾(Fancher)巖心夾持器,將巖樣圓柱嵌入到橡皮塞內(nèi)再裝入鋼套中測(cè)定];徑向巖心夾持器;帶有絕緣堵頭(或帶多孔陶瓷隔板)、橡皮套筒內(nèi)配環(huán)形電極可同時(shí)測(cè)電阻率和毛管力的巖心夾持器;用碳素纖維復(fù)合體或鋁與碳素纖維復(fù)合體制作的,用于X射線或伽馬射線掃描成像分析的巖心夾持器;用玻璃纖維復(fù)合體制作的,用于核磁共振和微波掃描的巖心夾持器等。
巖心夾持器的材質(zhì)
各部件的材質(zhì)如下:
(1)巖心夾持器殼體:一般為不銹鋼(304型、316型、316L型合金)。
(2)巖心夾持器端頭:一般為不銹鋼(304型、316型、316L型合金),有的也用哈氏合金(Hastelloy合金、耐鹽酸鎳基合金)。
(3)橡皮套筒及密封裝置:一般為丁鈉橡膠、氟橡膠、硅橡膠。
適用巖樣尺寸
通常用的尺寸為:
(1)巖樣直徑:25~133mm。
(2)巖樣長(zhǎng)度:50~610mm。
也有根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要制作的長(zhǎng)2m,直徑50mm,70mm,98mm的巖心夾持器。