[发明专利]一种工业X-Ray CT成像用填砂式夹持器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于工业X-Ray CT成像系统的填砂式夹持器，属于石油科研技术领域。

背景技术

由于计算机和图像处理系统的高速发展，计算机断层成像技术(CT)越来越成为一种重要的科研工具，工业X-ray CT具有检测速度快、空间及密度分辨率高等优点，不受检测物体的材料、形状和表面状况的影响。工业X-ray CT以二维或三维断层图像的形式，清晰、准确、直观地展示了被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况。如今工业X-ray CT已经开始广泛应用于油藏物理模拟、CCS的可视化检测实验，尤其在孔隙结构描述、两相渗流特性、咸水层特性等方面的研究有着巨大优势，但对于高温高压条件下工业X-ray CT用填砂式夹持器的设计，国内外还鲜有相关报道。其主要原因是由实验高温高压条件决定的装置材料无法满足工业X-ray CT对穿透率的要求及工业X-ray CT自身特点对夹持器本身的特殊要求。

发明内容

为了解决上述应用工业X-ray CT进行相关油藏物理模拟遇到的问题，本发明提供一种用于高温高压条件下工业X-ray CT成像装置的填砂式夹持器。目的是为测量多孔介质内多相多组分流的三维空间结构、孔隙度、各相饱和度和相对渗透率提供了一个可靠、精确、操作方便的物理模拟装置。

本发明的技术方案是：

一种工业X-Ray CT成像用填砂式夹持器，包括底座、内管、外管、上封头、端盖、金属滤网、压垫和橡胶线圈。内管与上封头、下封头构成中空耐高压腔 体，其中填充玻璃砂、石英砂或粘土等多孔介质；外管外壁缠绕保温带，外管与端盖、底座形成循环控温腔体，用于循环液流通；上封头穿过端盖，其顶端设有气/液进口；端盖上设有循环液进口、循环液出口和热电偶接口，底座上有下封头，底座侧面设有气/液出口，在底座的底部有大小两个定位凸台，与工业X-ray CT载物台的结构配合，用于将夹持器固定在工业X-ray CT载物台上；端盖、上封头、下封头均有橡胶线圈，上封头、下封头装有金属滤网。夹持器用于进行多相多组分流体在多孔介质中的渗流及相关特性的模拟研究，设计压力为0～15Mpa，设计温度为0～50℃。

本发明的内管为聚酰胺-酰亚胺材质，外管为碳纤维材质，端盖、上封头与底座为不锈钢材质，压垫使用聚四氟乙烯材质。

本发明的内管、外管与底座、端盖之间的连接方式为螺纹连接；内管、外管与底座连接处、上封头与端盖连接处均添加了压垫，保证了高压条件下的密封要求；上封头与下封头配有金属滤网，防止砂子进入系统；端盖、上封头、下封头配有橡胶线圈，其功能是保证密封性及防止CO₂腐蚀。

本发明使用循环液控制实验温度，热电偶接口将热电偶与外部数据采集装置连接实现温度采集；气/液进口、气/液出口通过管路分别与注入泵、背压阀相连用以控制实验流速与实验压力。

将填砂式夹持器置于工业X-ray CT载物台上，对夹持器管路进行相关连接，注入实验流体并设定好实验温度和压力，由CT装置进行断层扫描获取实验图像。

本发明的有益效果是：该填砂式夹持器结构简单，拆装方便，密封性好，可进行多次填充、重复使用。内管由聚酰胺-酰亚胺材质构成，耐磨、耐高温性能好，外管由碳纤维材质构成，强度高、穿透性好。内管、外管可自由拆卸，这样内外双管的结构既保证了实验所需的高温高压条件，又保持了工业X-ray CT良好的穿透性能。控温方式采用循环液控温、管外缠绕保温带，采用温度传感器测量循环液温度，可达到良好的控温精度，其控温精度为±0.5℃。夹持器各部件之间连接紧凑，端盖和底座采用不锈钢材质，底座配有定位凸台，结构稳定，实现了原位拍摄。

附图说明

图1是一种工业X-Ray CT成像用填砂式夹持器的结构图。

图2是图1的俯视结构图。

图3是上封头的结构图。

图中：1气/液进口；2循环液进口；3热电偶接口；4循环液出口；5端盖；6外管；7上封头；8金属滤网；9内管；10底座；11气/液出口；12定位凸台；13压垫；14下封头；15橡胶线圈。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。