一种测量页岩储层孔隙度的装置

1.本发明涉及页岩储层领域，特别涉及一种测量页岩储层孔隙度的装置。


背景技术：

2.目前，常规页岩储层利用氦气测定孔隙度的测试方法如下：将一个直径为2.5cm的柱塞状岩心，放入样品室中，随着氦气渗透至岩心内部时，样品室的体积会下降。根据波义尔定律计算出孔隙体积的大小，然后得到孔隙度。一般工作人员在野外勘探时，需要在采取一定量的页岩储层样品，然后运回到实验室进行孔隙度的测量。
3.本技术人发现：在工作人员取到页岩储层样品到运回到实验室进行测量，这个过程需要花费很长的时间，导致勘探时间增长。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种测量页岩储层孔隙度的装置，以解决现有技术中在工作人员取到页岩储层样品到运回到实验室进行测量，这个过程需要花费很长的时间，导致勘探时间增长的技术问题。
5.基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种测量页岩储层孔隙度的装置，包括：
6.工作台、通过固定件固定于所述工作台的第一电机及安装于所述第一电机的输出轴的转盘；
7.至少一个安装于所述转盘的套筒及位于第一电机上方的第一侧块和第二侧块，所述第一侧块和第二侧块分别通过连接架固定于工作台，所述第一侧块正对于第二侧块，且第一侧块和第二侧块之间设有放置区域，所述放置区域的宽度与所述的套筒的高度相等；
8.设于第一侧块朝向第二侧块的端面的第一气腔、设于第二侧块朝向第一侧块的端面的第二气腔、安装于所述第一气腔的第一压力传感器及安装于所述第二气腔的第二压力传感器，所述第一气腔的侧壁设有进气孔和出气孔，所述进气孔与气泵连接，所述出气孔与真空泵连接；
9.设于进气孔内的第一电磁阀及设于出气孔内的第二电磁阀；
10.设于第一侧块的第一密封部及设于第二侧块的第二密封部，在所述套筒转动至放置区域时，所述第一密封部用于将第一侧块与套筒之间的结合处密封，所述第二密封部用于将第二侧块与套筒之间的结合处密封。
11.进一步的，还包括：
12.固定于工作台内的第一气缸及安装于所述第一气缸的输出轴的撑板；
13.固定于所述撑板的两端的切刀，两个所述切刀之间的距离与套筒的高度相等；在所述套筒转动至转盘的最低端时，该套筒的中心位于两个所述切刀之间的中心的正上方。
14.进一步的，还包括固定于工作台的撑块、安装于所述撑块的第二气缸及安装于所述第二气缸的输出轴的推板。
15.进一步的，还包括设于推板上方的顶板、固定于所述顶板的下表面一侧的插杆及固定于顶板下表面的另一侧的插针，所述插杆与设于推板顶端的插槽滑动连接。
16.进一步的，所述套筒至少设有两个，且套筒呈环形阵列分布在转盘的中轴线周边。
17.进一步的，所述第一密封部包括：
18.固定于第一侧块侧表面的第一固定块及固定于所述第一固定块的第一电磁铁；
19.套接于第一侧块的第一密封筒及位于所述第一密封筒与第一固定块之间的第一弹簧，所述第一弹簧的一端固定于第一固定块，第一弹簧的另一端固定于第一密封筒的一侧，所述第一密封筒的内侧壁设有橡胶层。
20.进一步的，所述套筒朝向第二侧块的端部的侧边缘处设有倾斜斜面，使得套筒的端面形成切割面。
21.进一步的，所述第二密封部包括：
22.固定于第二侧块侧表面的第二固定块及固定于所述第二固定块的第二电磁铁；
23.套接于第二侧块的第二密封筒及位于所述第二密封筒与第二固定块之间的第二弹簧，所述第二弹簧的一端固定于第二固定块，第二弹簧的另一端固定于第二密封筒的一侧，所述第二密封筒朝向转盘的端部设有密封端，所述密封端的内侧面与倾斜斜面相匹配，所述第二侧块朝向转盘的端面设有与密封端相匹配的收缩槽。
24.进一步的，还包括一端固定于倾斜斜面的若干切杆。
25.进一步的，还包括：
26.设于转盘的通孔及固定于所述通孔的侧壁的转块，所述套筒穿过所述的通孔，所述转块与设于套筒侧表面的环形槽转动连接；
27.与套筒相对应的第二电机及安装于所述第二电机的输出轴的齿轮，所述第二电机固定于转盘，所述齿轮与设于套筒侧表面的齿条啮合，用于驱动套筒转动。
28.本发明的有益效果：采用本发明的一种测量页岩储层孔隙度的装置，在野外勘探时，当工作人员取到一个页岩储层样品，即可将该样品放置于固定块上表面，同时第一电机启动，通过转盘转动，带动一个套筒转动至远离放置区域的位置，并将样品推入到套筒内，这样样品的一部分将会进入到套筒内，并最终穿过套筒，完成后第二气缸恢复原位，然后工作人员通过刀片，沿着套筒的端面将突出的样品切除，此时，第一电机再次启动，带动套筒转动至放置区域内后，第一电机停止驱动，然后第一密封部将第一侧块与套筒之间的结合处密封，第二密封部将第二侧块与套筒之间的结合处密封。完成后，第一电磁阀关闭，第二电磁阀启动，同时真空泵启动，将第一气腔、第二气腔和页岩储层样品内气体全部抽出，此时第二电磁阀先关闭，真空泵再停止，然后第一电磁阀再启动，最后气泵启动，使得气体逐渐充入到第一气腔内，在充入一定量的气体后，第一电磁阀关闭后，气泵停止。经过一段时间后，当第一压力传感器感受到的压力和第二压力传感器感受到的压力相等时，即可通过克拉伯龙方程计算出储层在样品中的气体体积，从而计算出页岩储层的孔隙度。在上述过程中，工作人员可以去采下一个页岩储存。通过本装置，可直接在勘探现场对采取到的页岩储层的孔隙度进行测量，从而缩短勘探时间。
附图说明
29.为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将
对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例的具体实施方式的正剖视图；
31.图2为本发明实施例的具体实施方式中转盘的侧剖视图；
32.图3为本发明实施例的具体实施方式中第一侧块和第二侧块处的局部示意图；
33.图4为本发明实施例的具体实施方式中第二气缸处的示意图；
34.图5为本发明实施例的具体实施方式中切刀处的示意图一；
35.图6为本发明实施例的具体实施方式中切刀处的示意图二。
36.其中，1、第一电机；2、转盘；3、套筒；4、第一气缸；5、撑板；6、切刀；7、撑块；8、第二气缸；9、推板；10、第一侧块；11、第一压力传感器；12、第一气腔；13、第二侧块；14、第二压力传感器；15、第二气腔；16、进气孔；17、出气孔；18、第一电磁阀；19、第二电磁阀；20、第一固定块；21、第一电磁铁；22、第一弹簧；23、第一密封筒；24、第二电机；25、齿轮；26、切杆；27、通孔；28、转块；29、环形槽；30、第二固定块；31、第二电磁铁；32、第二弹簧；33、第二密封筒；34、收缩槽；35、顶板；36、插槽；37、插杆；38、插针。
具体实施方式
37.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开进一步详细说明。
38.需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
39.基于上述目的，本发明的第一个方面，提出了一种测量页岩储层孔隙度的装置的一个实施方式，如图1、图2、图3、图4所示，包括：
40.工作台、通过固定件固定于所述工作台的第一电机1及安装于所述第一电机1的输出轴的转盘2；
41.至少一个安装于所述转盘2的套筒3及位于第一电机1上方的第一侧块10和第二侧块13，所述第一侧块10和第二侧块13分别通过连接架固定于工作台，所述第一侧块10正对于第二侧块13，且第一侧块10和第二侧块13之间设有放置区域，所述放置区域的宽度与所述的套筒3的高度相等；
42.设于第一侧块10朝向第二侧块13的端面的第一气腔12、设于第二侧块13朝向第一侧块10的端面的第二气腔15、安装于所述第一气腔12的第一压力传感器11及安装于所述第二气腔15的第二压力传感器14，所述第一气腔12的侧壁设有进气孔16和出气孔17，所述进气孔16与气泵连接，所述出气孔17与真空泵连接；
43.设于进气孔16内的第一电磁阀18及设于出气孔17内的第二电磁阀19；
44.设于第一侧块10的第一密封部及设于第二侧块13的第二密封部，在所述套筒3转动至放置区域时，所述第一密封部用于将第一侧块10与套筒3之间的结合处密封，所述第二密封部用于将第二侧块13与套筒3之间的结合处密封。
45.在本实施例中，第一气腔12的体积为v1，第一气腔12的体积为v2，套筒3内部的体积为v3，在野外勘探时，当工作人员取到一个页岩储层样品，即可将该样品放置于撑块7上表面，同时第一电机1启动，通过转盘2转动，带动一个套筒3转动至远离放置区域的位置，并将样品推入到套筒3内，这样样品的一部分将会进入到套筒3内，并最终穿过套筒3，完成后第二气缸8恢复原位，然后工作人员通过刀片，沿着套筒3的端面将突出的样品切除，此时，第一电机1再次启动，带动套筒3转动至放置区域内后，第一电机1停止驱动，然后第一密封部将第一侧块10与套筒3之间的结合处密封，第二密封部将第二侧块13与套筒3之间的结合处密封。完成后，第一电磁阀18关闭，第二电磁阀19启动，同时真空泵启动，将第一气腔12、第二气腔15和页岩储层样品内气体全部抽出，此时第二电磁阀19先关闭，真空泵再停止，然后第一电磁阀18再启动，最后气泵启动，使得气体逐渐充入到第一气腔12内，在充入一定量的气体后，一共充入质量为m的气体，第一电磁阀18关闭后，气泵停止。经过一段时间后，当第一压力传感器11感受到的压力和第二压力传感器14感受到的压力均为p时，此时，第一气腔12内的气体质量为m1，第二气腔15内的气体质量为m2，气体的温度为t，，由克拉伯龙方程：
46.pv＝nrt；
47.在这里n＝m/m，m表示气体质量，m表示气体的摩尔质量；
48.p表示气体压强；v表示气体体积；
49.r表示理想气体常数；t表示气体温度；
50.得到m1＝(p v1m)/(rt)；m2＝(p v2m)/(rt)；这样套筒3内样本中的气体质量为m3＝m-m
1-m2；进而再由克拉伯龙方程计算出套筒3内样本中孔隙的体积为v4＝(m
3 rt)/(p m)，这样空隙度为(v4/v3)*100％；通过本装置，可直接在勘探现场对采取到的页岩储层的孔隙度进行测量，从而缩短勘探时间。
51.作为一种实施方式，如图5、图6所示，还包括：
52.固定于工作台内的第一气缸4及安装于所述第一气缸4的输出轴的撑板5；
53.固定于所述撑板5的两端的切刀6，两个所述切刀6之间的距离与套筒3的高度相等；在所述套筒3转动至转盘2的最低端时，该套筒3的中心位于两个所述切刀6之间的中心的正上方。
54.在这里，当样本进入到套筒3内后，第一气缸4启动，推动切刀6向上运动，这样即可将突出套筒3内样本的部分切除，然后第一气缸4恢复原位，方便快捷。
55.另外，进一步的，可以如图1、图4所示，还包括固定于工作台的撑块7、安装于所述撑块7的第二气缸8及安装于所述第二气缸8的输出轴的推板9，这样工作人员可将样本放置到撑块7上表面，在套筒3转动至正对第二气缸8后，第二气缸8启动，由推板9推动样本向套筒3方向运动，在样本与套筒3接触后，第二气缸8继续推动，使得样本的一部分在套筒3的端面的切割下进入到套筒3内部，这样在工作人员操作时，更加方便。
56.在上述装置中，还可如图4所示，还包括设于推板9上方的顶板35、固定于所述顶板35的下表面一侧的插杆37及固定于顶板35下表面的另一侧的插针38，所述插杆37与设于推
板9顶端的插槽36滑动连接，这样在样本放置到撑块7上表面后，通过对顶板35施加向下的外力，使得插针38进入到样本内，将样本固定，防止样本移动。
57.作为一种实施方式，如图1、图2所示，所述套筒3至少设有两个，且套筒3呈环形阵列分布在转盘2的中轴线周边。这样，在其中一个套筒3正在放置区域检测的同时，可将另一个样本放置到撑块7，然后由第二气缸8推入到另一个套筒3，使得检测效率更高。
58.作为一种实施方式，如图1、图3所示，所述第一密封部包括：
59.固定于第一侧块10侧表面的第一固定块20及固定于所述第一固定块20的第一电磁铁21；
60.套接于第一侧块10的第一密封筒23及位于所述第一密封筒23与第一固定块20之间的第一弹簧22，所述第一弹簧22的一端固定于第一固定块20，第一弹簧22的另一端固定于第一密封筒23的一侧，所述第一密封筒23的内侧壁设有橡胶层。
61.在这里，在套筒3进入到放置区域之前，第一电磁铁21得电产生对第一密封筒23吸引力，使得第一密封筒23克服第一弹簧22的弹力，使得第一密封筒23全部收缩到第一侧块10上，然后在套筒3进入到放置区域后，第一电磁铁21失电，使得第一密封筒23在第一弹簧22的作用下，通过第一密封筒23将第一侧块10与套筒3之间的结合处密封。
62.为了使得样本在第二气缸8推动下进入到套筒3内更加顺畅，作为一种实施方式，如图3、图5、图6所示，所述套筒3朝向第二侧块13的端部的侧边缘处设有倾斜斜面，使得套筒3的端面形成切割面。
63.作为一种实施方式，如图3所示，所述第二密封部包括：
64.固定于第二侧块13侧表面的第二固定块30及固定于所述第二固定块30的第二电磁铁31；
65.套接于第二侧块13的第二密封筒33及位于所述第二密封筒33与第二固定块30之间的第二弹簧32，所述第二弹簧32的一端固定于第二固定块30，第二弹簧32的另一端固定于第二密封筒33的一侧，所述第二密封筒33朝向转盘2的端部设有密封端，所述密封端的内侧面与倾斜斜面相匹配，所述第二侧块13朝向转盘2的端面设有与密封端相匹配的收缩槽34。
66.在本实施例中，在套筒3进入到放置区域之前，第二电磁铁31得电产生对第二密封筒33吸引力，使得第二密封筒33克服第二弹簧32的弹力，使得第二密封筒33的密封端收缩在收缩槽34内，然后在套筒3进入到放置区域后，第二电磁铁31失电，使得第二密封筒33在第二弹簧32的作用下，使得密封端与套筒3的倾斜斜面结合。
67.另外，如图5、图6所示，还包括一端固定于倾斜斜面的若干切杆26。这样在样品一部分进入到套筒3内时，另一部分在套筒3外部，通过切杆26可将该部分切开，这样进入到套筒3时，更加顺畅。
68.作为一种实施方式，如图1、图5、图6所示，还包括：
69.设于转盘2的通孔27及固定于所述通孔27的侧壁的转块28，所述套筒3穿过所述的通孔27，所述转块28与设于套筒3侧表面的环形槽29转动连接；
70.与套筒3相对应的第二电机24及安装于所述第二电机24的输出轴的齿轮25，所述第二电机24固定于转盘2，所述齿轮25与设于套筒3侧表面的齿条啮合，用于驱动套筒3转动。
71.在这里，当第二电机24启动后，带动套筒3转动，这样切割样品效率更高，切割处更加光滑。
72.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
73.本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，包括：工作台、通过固定件固定于所述工作台的第一电机及安装于所述第一电机的输出轴的转盘；至少一个安装于所述转盘的套筒及位于第一电机上方的第一侧块和第二侧块，所述第一侧块和第二侧块分别通过连接架固定于工作台，所述第一侧块正对于第二侧块，且第一侧块和第二侧块之间设有放置区域，所述放置区域的宽度与所述的套筒的高度相等；设于第一侧块朝向第二侧块的端面的第一气腔、设于第二侧块朝向第一侧块的端面的第二气腔、安装于所述第一气腔的第一压力传感器及安装于所述第二气腔的第二压力传感器，所述第一气腔的侧壁设有进气孔和出气孔，所述进气孔与气泵连接，所述出气孔与真空泵连接；设于进气孔内的第一电磁阀及设于出气孔内的第二电磁阀；设于第一侧块的第一密封部及设于第二侧块的第二密封部，在所述套筒转动至放置区域时，所述第一密封部用于将第一侧块与套筒之间的结合处密封，所述第二密封部用于将第二侧块与套筒之间的结合处密封。2.根据权利要求1所述的一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，还包括：固定于工作台内的第一气缸及安装于所述第一气缸的输出轴的撑板；固定于所述撑板的两端的切刀，两个所述切刀之间的距离与套筒的高度相等；在所述套筒转动至转盘的最低端时，该套筒的中心位于两个所述切刀之间的中心的正上方。3.根据权利要求2所述的一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，还包括固定于工作台的撑块、安装于所述撑块的第二气缸及安装于所述第二气缸的输出轴的推板。4.根据权利要求3所述的一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，还包括设于推板上方的顶板、固定于所述顶板的下表面一侧的插杆及固定于顶板下表面的另一侧的插针，所述插杆与设于推板顶端的插槽滑动连接。5.根据权利要求4所述的一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，所述套筒至少设有两个，且套筒呈环形阵列分布在转盘的中轴线周边。6.根据权利要求1所述的一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，所述第一密封部包括：固定于第一侧块侧表面的第一固定块及固定于所述第一固定块的第一电磁铁；套接于第一侧块的第一密封筒及位于所述第一密封筒与第一固定块之间的第一弹簧，所述第一弹簧的一端固定于第一固定块，第一弹簧的另一端固定于第一密封筒的一侧，所述第一密封筒的内侧壁设有橡胶层。7.根据权利要求1所述的一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，所述套筒朝向第二侧块的端部的侧边缘处设有倾斜斜面，使得套筒的端面形成切割面。8.根据权利要求7所述的一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，所述第二密封部包括：固定于第二侧块侧表面的第二固定块及固定于所述第二固定块的第二电磁铁；套接于第二侧块的第二密封筒及位于所述第二密封筒与第二固定块之间的第二弹簧，所述第二弹簧的一端固定于第二固定块，第二弹簧的另一端固定于第二密封筒的一侧，所述第二密封筒朝向转盘的端部设有密封端，所述密封端的内侧面与倾斜斜面相匹配，所述
第二侧块朝向转盘的端面设有与密封端相匹配的收缩槽。9.根据权利要求7所述的一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，还包括一端固定于倾斜斜面的若干切杆。10.根据权利要求7所述的一种测量页岩储层孔隙度的装置，其特征在于，还包括：设于转盘的通孔及固定于所述通孔的侧壁的转块，所述套筒穿过所述的通孔，所述转块与设于套筒侧表面的环形槽转动连接；与套筒相对应的第二电机及安装于所述第二电机的输出轴的齿轮，所述第二电机固定于转盘，所述齿轮与设于套筒侧表面的齿条啮合，用于驱动套筒转动。

技术总结
本发明提供了一种测量页岩储层孔隙度的装置，涉及页岩储层领域，包括工作台、通过固定件固定于工作台的第一电机及安装于第一电机的输出轴的转盘；至少一个安装于转盘的套筒及位于第一电机上方的第一侧块和第二侧块，第一侧块和第二侧块之间设有放置区域；设于第一侧块朝向第二侧块的端面的第一气腔、设于第二侧块朝向第一侧块的端面的第二气腔、安装于第一气腔的第一压力传感器及安装于第二气腔的第二压力传感器，第一气腔的侧壁设有进气孔和出气孔；设于进气孔内的第一电磁阀及设于出气孔内的第二电磁阀；设于第一侧块的第一密封部及设于第二侧块的第二密封部。通过本装置，直接在勘探现场对采取到的页岩储层的孔隙度进行测量，缩短勘探时间。缩短勘探时间。缩短勘探时间。


技术研发人员：王时林 苏培东 邱鹏 李有贵 李虎 何顺 唐涛 孟令箭 张永超 商琳
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/1/28