一种核磁共振成像用填砂式夹持器

摘要

一种核磁共振成像用填砂式夹持器，属于石油科研仪器技术领域。该填砂式夹持器垂直插入核磁共振成像仪的微成像探头内，设计压力为0~15Mpa，设计温度为0～70℃，能进行多相多组分流体在模拟岩心中渗流与输运特性的室内实验研究；该填砂式夹持器除密封圈外，全部部件均采用聚酰胺-酰亚胺材料，既无磁又容易满足高温高压要求，对核磁信号没有任何影响，设计结构紧凑，能多次填充，重复使用，实验过程操作方便、简单适用。

权利要求

1.一种核磁共振成像用填砂式夹持器，它主要包括循环流体出口(2)、端盖(3)、O型橡胶密封圈(4)、封头(5)、内管(6)、外套(7)、滤网(9)、压垫(10)和循环流体进口(11)部件，其特征在于：所述内管(6)和二个封头(5)构成中空的耐高压腔体结构，其中填充不同粒径并压实来模拟岩心的玻璃珠、石英砂或粘土的多孔介质(8)，二个端盖(3)和一个外套(7)与内管(6)之间构成循环控温液腔体，其循环液进口导流槽采用斜槽，流体斜切进入循环控温液腔体；所述循环流体出口(2)和热电偶接口(1)设置在二个端盖(3)之一的上端盖上，循环流体进口(11)设置在二个端盖(3)之一的下端盖上，循环控温液从下端盖上的循环流体进口(11)进入循环控温液腔体，从上端盖上的循环流体出口(2)排出；所述端盖(3)、封头(5)、内管(6)和外套(7)均采用无磁非金属材料聚酰胺-酰亚胺制作。

说明书

一种核磁共振成像用填砂式夹持器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种核磁共振成像用填砂式夹持器，属于石油科研仪器技术领域。

背景技术

[0002] [0002] 核磁共振成像技术具有快速、无损、直观显示的特点，可以对核自旋密度、弛豫时间(纵向及横向)、流体流动速度、自扩散系数，以及基于化学位移或弛豫时间的选择性成像，是研究多孔介质骨架结构及其内部流体流动的最有利工具之一。自上世纪80年代MRI技术被引入驱油物理模拟可视化检测实验中以来，核磁共振成像技术已经被广泛应用在水驱、聚合物驱、化学驱等驱替实验研究中，但对高温高压条件下驱替实验研究却相对较少，这主要是受到岩心夹持器所限。传统的岩心夹持器主要有填砂式（俗称填砂管）和环压式两种类型，为了保证高温高压实验条件，材料一般为不锈钢或金属合金。而核磁共振仪专用岩心夹持器除了要保证与传统的夹持器具有相同功能的基础上，所用材料必须是耐高温高压，且对核磁信号无干扰的非磁性材料，另外，设计尺寸要能保证插入核磁探头内部。为了满足核磁共振技术在石油研究领域的广泛应用要求，著名的Temco岩心分析仪器公司早在1980年代中期开始，便为其提供了专用环压式岩心夹持器，但针对填砂式夹持器，特别是适用于高场核磁仪微成像探头狭小腔体的产品还未见报道。

发明内容

[0003] 为了解决上述核磁共振成像研究中存在的问题，本发明提供一种核磁共振成像用填砂式夹持器，其目的在于方便利用核磁共振成像技术对多相多组分流体进行三维可视化物理模拟研究，对测试图像进行定量分析获取多孔介质的孔隙度、渗透率和流体的饱和度等多项渗流参数以及渗流速度、扩散和温度分布等流体输运特性。

[0004] 本发明采用的技术方案是：一种核磁共振成像用填砂式夹持器，它主要包括循环流体出口、端盖、O型橡胶密封圈、封头、内管、外套、滤网、压垫和循环流体进口部件。所述内管和二个封头构成中空的耐高压腔体结构，其中填充不同粒径并压实来模拟岩心的玻璃珠、石英砂或粘土的多孔介质，二个端盖和一个外套与内管之间构成循环控温液腔体，其循环液进口导流槽采用流体斜切进入循环控温液腔体的斜槽；所述循环流体出口、热电偶接口和循环流体进口分别设置在二个端盖上，循环控温液从下端盖上的循环流体进口进入循环控温液腔体，从上端盖上的循环流体出口排出；所述端盖、封头、内管和外套均采用无磁非金属材料聚酰胺-酰亚胺制作。

[0005] 上述的填砂式夹持器设置在核磁共振成像装置中，向填砂式夹持器注入工作流体，并控制其压力和温度为要求的设定值，再用核磁共振成像装置对测试图像进行定量分析。

[0006] 本发明的有益效果是：把填砂式夹持器垂直插入核磁共振成像仪的微成像探头内，设计压力为0~15Mpa，设计温度为0～70℃，能进行多相多组分流体在模拟岩心中渗流与输运特性的室内实验研究；模拟岩心装置采用聚酰胺-酰亚胺和钛金属材料，既无磁又容易满足高温高压要求，设计结构紧凑，能多次填充，重复使用，实验过程操作方便、简单适用。

[0007] 附图说明

[0008] 图1是一种核磁共振成像用填砂式夹持器的结构图。

[0009] 图2是图1中的A-A剖视结构图。

[0010] 图3是图2中的B-B剖视结构图。

[0011] 图中： 1、热电偶接口，2、循环流体出口，3、端盖，4、O型橡胶密封圈，5、封头，6、内管，7、外套，8、多孔介质，9、滤网，10、压垫，11、循环流体进口。

具体实施方式

[0012] 图1、2、3示出了一种核磁共振成像用填砂式夹持器。该填砂夹持器采用一个内管6和二个封头5组合成中空结构，其中可以填充不同粒径的玻璃珠、石英砂或粘土等多孔介质8，压实来模拟岩心；二个端盖3和一个外套7与内管6之间构成循环控温液腔体；采用一个向控温流体腔提供循环流体的恒温流体浴槽连接循环流体进口11和循环流体出口2；
恒温流体进口导槽设计为斜槽，斜切入流体腔，提高化热效率，以便流体腔内流体温度分布均匀，防止形成直线流体局部通道。上下封头分别连出管线形成进出流体通道，并外接压力变送器及差压变送器，并可通过热电偶接口接入热电偶采集流体温度。

[0013] 利用上述核磁共振成像检测的模拟岩心装置的实验步骤如下：

[0014] 第一步，完成模拟岩心的制备。根据实验需要选用合适粒径玻璃珠、石英砂或粘土等多孔介质，打开上端封头和端盖，向内管6中填充入所选多孔介质，压实以保证流体流入时多孔介质结构稳定，装好上封头与端盖；二个封头与内体之间填充的石英砂作为模拟岩心。

[0015] 第二步，将模拟岩心装置装入实验系统。二个端盖3和外套7之间构成控温流体腔，采用一个向控温流体腔提供循环流体的恒温流体浴槽连接循环流体进口11和循环流体出口2；二个封头分别接入管线提供流体出入通道；然后将完成的模拟岩心装置固定在核磁共振成像磁体探头内。

[0016] 第三步，进行驱替或渗流实验。向模拟岩心内注入工作流体，压力可由注入泵或背压阀控制；打开恒温流体浴槽，控制模拟岩心温度稳定至设定值；温度、压力和差压分别采用热电偶、压力变送器和差压变送器来实时采集；利用核磁共振成像装置对实验过程进行同步、三维可视化定量检测。