专利名称：高温高压动态泥页岩膨胀量测定仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油开采中地层泥页岩膨胀率的监测仪器，具体说是一种高温高 压动态膨胀量测定仪。
背景技术：
在石油勘探工程或石油开采过程中，泥页岩地层吸水膨胀是影响井壁稳定性的主 要因素之一，高温高压动态膨胀仪，能较好地在一定温度和压力条件下，并模拟钻井条件， 进行研究测试泥页岩水化膨胀特性，以及评价优选防塌剂，提供了一种先进的测试手段，可 用于采油防膨胀剂评价、地质岩土学等领域。传统的高温高压泥页岩水化膨胀特性的测量仪，测量精度不高，重复性差，稳定性 不好，且都是静止的，不能模拟井下动态环境。并且传统的高温高压泥页岩水化膨胀特性 的测量仪采用的电子类传感器封装在高温高压的密闭容器内，在高温高压的条件下容易失 效。本发明旨在提供一种新型的高温高压动态膨胀量测定仪，解决了模拟钻井过程中 动态的环境，同时解决了，传感器在高温高压条件下不能工作的缺点，且从根本上解决了泥 页岩高温高压动态膨胀量的高精度测试问题。

发明内容
为了实现该发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现一种高温高压动态膨胀量测定仪，包括角位移传感器、外部感应装置(磁铁)、内 部磁铁、齿轮放大装置、进气管、页岩盛桶、磁力搅拌筒、测试杆、与磁力搅拌筒连接磁铁、温 度传感器、恒温加热套、盛液杯电机。其特征在于，电机带动磁铁转动，使得内部磁力搅拌筒 转动，磁力搅拌筒外加工出螺旋上升的搅拌叶片，模拟钻井动态条件。泥页岩膨胀量通过测 试杆传递到齿轮，经齿轮组的放大作用使得内部磁铁旋转，形成完全密闭的测试环境，使用 悬挂式页岩盛桶，页岩盛桶上开孔。如上所述的高温高压动态膨胀量测定仪，电机带动磁铁转动，使得内部磁力搅拌 筒转动，磁力搅拌筒外加工出螺旋上升的搅拌叶片，搅拌叶片能够模拟钻井动态条件搅动 测试液体。如上所述的高温高压动态膨胀量测定仪，泥页岩膨胀量通过测试杆传递到齿轮， 经齿轮组的放大作用使得内部磁铁旋转，形成完全密闭的测试环境，并且放大了被测量的
物理量。如上所述的高温高压动态膨胀量测定仪，使用悬挂式页岩盛桶，页岩盛桶上开孔。 这样液体与泥页岩充分接触，并且使得仪器体积缩小。本发明测量装置与被测体完全隔离，测试体内完全是机械结构，无任何电子原件， 从而使内部工作温度可以高达250摄氏度以上，而常规的最高工作温度只有150摄氏度。同 时，由于采用全封闭结构，整个测试釜与外界无任何动态密封问题，从而使得釜内压力可以大大提高，最高测试压力可以达到15MP。利用磁力波纹搅拌筒不但实现了泥浆沿测试样四 周方向的动态搅拌，而且利用波纹实现了泥浆在垂直方向的运动，从而可以更好地模拟实 际钻探过程。本发明基于纯机械放大机构，实现了利用纯机械方式对微小位移量的放大功 能，使得测试精度更高；本发明利用NS强磁铁实现了无接触式搅拌驱动，和磁铁感应式或 摄像头图像识别的方式来检测角位移，解决了测试釜的密闭问题。


图1为本发明的第一实施例的剖面结构示意图。图2为本发明的第二实施例的剖面结构示意图。图1中，1-盖板、2-耐高温高压透明玻璃板、3-摄像头、4-放大装置(百分表或 千分表)、5_防震油、6-进气管、7-页岩盛桶、8-磁力波纹搅拌筒、9-测试杆、10-泥页岩、 11-测试液体、12-与磁力搅拌筒连接磁铁、13-温度传感器、14-恒温加热套、15-盛液杯、16 电机。图2中，1-角位移传感器、2-外部感应装置(磁铁)、3_内部磁铁、4-放大装置(齿 轮组放大)、5_防震油、6-进气管、7-页岩盛桶、8-磁力波纹搅拌筒、9-测试杆、10-泥页岩、 11"测试液体、12-与磁力搅拌筒连接磁铁、13-温度传感器、14-恒温加热套、15-盛液杯、 16-电机。
具体实施例方式下面结合

该发明的具体实施方式
，但不作为对发明内容的限定如图1所示的高温高压动态膨胀仪，包括恒温加热套14，加热套内放入盛液杯15， 盛液杯内盛有一定量的测试液体11，页岩盛桶7悬挂在盛液杯15上，页岩盛桶7中盛有泥 页岩样品10，通过进气管6进行气体加压，通过加热套14加热，温度传感器13通过孔深入 盛液杯15内部，测得精确内部温度。磁力波纹搅拌筒8上有磁铁12，在外部电机16的转 动下，进行搅拌，页岩盛桶7上有孔，测试液体可以通过孔进入泥页岩样品10。泥页岩样品 10经液体浸泡后产生膨胀，膨胀的量通过测试杆9传递到放大装置4 (百分表或千分表)， 放大装置4 (百分表或千分表)前有透明的视窗2，摄像头3经透明视窗2可透视到放大装 置4 (百分表或千分表)的读数，经计算机图像识别软件读取数值，从而测出膨胀量的数值。如图2所示的高温高压动态膨胀仪，包括恒温加热套14，加热套内放入盛液杯15， 盛液杯内盛有一定量的测试液体11，页岩盛桶7悬挂在盛液杯15上，页岩盛桶7中盛有泥 页岩样品10，通过进气管6进行气体加压，通过加热套14加热，温度传感器13通过孔深入 盛液杯15内部，测得精确内部温度。磁力波纹搅拌筒8上有磁铁12，在外部电机16的转动 下，进行搅拌，页岩盛桶7上有孔，测试液体可以通过孔进入泥页岩样品10。泥页岩样品10 经液体浸泡后产生膨胀，膨胀的量通过测试杆9传递到放大装置4 (齿轮组放大)将膨胀量 进行放大处理，然后形成内部磁铁3的角位移，外部感应装置2上有磁铁，磁铁感应内部磁 铁3转动，也形成一定的角度。外部感应装置2上装有同步的角位移传感器1测量出角位 移，从而测出膨胀量的数值。本发明测量装置与被测体完全隔离，测试体内完全是机械结构，无任何电子原件， 从而使内部工作温度可以高达250摄氏度以上，而常规的最高工作温度只有150摄氏度。同时，由于采用全封闭结构，整个测试釜与外界无任何动态密封问题，从而使得釜内压力可以 大大提高，最高测试压力可以达到15MP。本发明利用磁力波纹搅拌筒，在磁力波纹搅拌筒外侧加工出螺旋上升的搅拌叶 片，搅拌叶片旋转搅动液体，不但实现了泥浆沿测试样四周方向的动态搅拌，而且利用波纹 实现了泥浆在垂直方向的运动，从而可以更好地模拟实际钻探过程，模拟钻井动态条件。本发明基于纯机械放大机构，实现了利用纯机械方式对微小位移量的放大功能， 使得测试精度更高。本发明利用NS强磁铁实现了无接触式搅拌驱动，和磁铁感应式或摄像头图像识 别的方式来检测角位移，解决了测试釜的密闭问题。综上所述，本发明提供了一种新型的高温高压动态膨胀量测定仪，解决了模拟钻 井过程中动态的环境，同时解决了传感器在高温高压条件下不能工作的缺点，且从根本上 解决了泥页岩高温高压动态膨胀量的高精度测试问题。
权利要求
一种高温高压动态膨胀量测定仪，包括角位移检测装置、放大装置(4)、进气管(6)、页岩盛桶(7)、磁力波纹搅拌筒(8)、测试杆(9)、搅拌筒连接磁铁(12)、外部驱动磁铁、恒温加热套(14)、盛液杯(15)、电机(16)，其特征在于，电机带动外部驱动磁铁转动，使得内部磁力波纹搅拌筒(8)转动，页岩膨胀量通过测试杆(9)传递到放大装置(4)，经过放大装置(4)的放大作用传递到角位移检测装置。
2.根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测定仪，其特征在于磁力波纹搅拌筒外加工 出螺旋上升的搅拌叶片，搅拌叶片旋转搅动液体，能够模拟钻井动态条件。
3.根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测定仪，其特征在于，所述角位移检测装置 是非接触式磁力耦合测量装置，且放大装置(4)是齿轮组放大。
4.根据权利要求3所述的高温高压膨胀量测定仪，其特征在于，所述非接触式磁力耦 合测量装置包括角位移传感器(1)、外部感应装置(2)和内部磁铁(3)。
5.根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测定仪，其特征在于，所述角位移检测装置 是摄像头检测经计算机图像识别进行测量，且其放大装置(4)是百分表或千分表。
6.根据权利要求1所述的高温高压膨胀量测定仪，其特征在于，所述页岩盛桶(7)采用 悬挂式结构，在其上部加工出外沿，悬挂于盛液杯(15)的内沿之上。
7.根据权利要求6所述的高温高压膨胀量测定仪，其特征在于，所述页岩盛桶(7)侧壁 上加工有液体流动孔。
全文摘要
本发明涉及一种石油开采中地层物质膨胀率的监测仪器，具体的涉及一种高温高压动态泥页岩膨胀量测定仪，包括角位移检测装置、放大装置(4)、进气管(6)、页岩盛桶(7)、磁力波纹搅拌筒(8)、测试杆(9)、搅拌筒连接磁铁(12)、外部驱动磁铁、恒温加热套(14)、盛液杯(15)、电机(16)，其特征在于，电机带动外部驱动磁铁转动，使得内部磁力波纹搅拌筒(8)转动，页岩膨胀量通过测试杆(9)传递到放大装置(4)，经过放大装置(4)的放大作用传递到角位移检测装置。本发明测量装置与被测体完全隔离，测试体内完全是机械结构，保证了测量的可靠性，解决了传感器在高温高压条件下无法工作的缺点。
文档编号G01B11/26GK101936705SQ20101020175
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月17日 优先权日2010年6月17日
发明者张晓翼, 石凯, 程婧格, 许云博, 赵建刚, 陈延滨, 韩天夫 申请人:北京探矿工程研究所