巖心夾持器是實驗室測定巖樣滲流特性或進行驅(qū)替試驗時用來夾持、保護巖樣并密封柱面或端面(一般是留出流體進出口的端面)的石油儀器器具,是開發(fā)石油科研儀器等實驗儀器裝置中不可缺少的重要輔助部件。
巖心夾持器的類型
根據(jù)其結(jié)構(gòu)主要有四種:
(1)哈斯勒(Hassler)型巖心夾持器。是目前巖心分析中常用的一種巖心夾持器,具有使用方便的特點,裝入和取出巖樣時,不必將巖心夾持器全部拆開。采取在巖樣柱面施加徑向壓力的方式,將巖樣側(cè)壁密封(見圖),流體從端面進入,從另一端面排出,進行測試。如果測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)。在巖樣端面和周圍柱面施加相同的軸向壓力和徑向壓力。這種夾持器大多用于測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行全直徑巖心夾持器的驅(qū)替試驗,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,工作壓力可以達到105MPa。
(3)三軸向巖心夾持器。分別對巖樣端面和周圍柱面施加不同的軸向壓力和徑向壓力,它多用于全直徑巖心的驅(qū)替試驗(模擬上覆巖壓與地層流動壓力變化時流體的滲流特性)。工作壓力可達到105MPa。
(4)帶測壓孔的巖心夾持器。此種巖心夾持器采用類似哈斯勒、二軸向、三軸向載荷的基型,沿巖心夾持器襯套軸向布置測壓孔。它一般用于三次采油巖心驅(qū)替試驗、相對滲透率測定、地層傷害測試等。測壓孔可以測量注水或注入驅(qū)油劑過程中巖樣不同位置的壓降,監(jiān)測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)形電極可同時測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)巖樣長度:50~610mm。
也有根據(jù)實驗需要制作的長2m,直徑50mm,70mm,98mm的巖心夾持器。