[发明专利]一种基于磁致伸缩声波换能器的岩心驱替实验系统

摘要

本发明公开了一种基于磁致伸缩声波换能器的岩心驱替实验系统，该系统由磁致伸缩声波换能器、柱塞泵、储液罐、岩心模型姿态调节单元、抽真空单元、流量计量单元组成。采用本发明系统能够完成岩心驱替实验的抽真空处理、饱和水及造束缚水处理、磁致伸缩电声换能器扫频、岩心模型的水驱处理、水驱完成后启动磁致伸缩电声换能器进行声波水驱处理，驱替结束后收集水及模拟油，进行计量分析；本发明系统将磁致伸缩声波换能器产生的低频声波发生过程与高含水油田的水驱过程相结合，测试和评价低频声波水驱的驱油方式及驱油效率。

主权项

1.一种基于磁致伸缩声波换能器的岩心驱替实验系统，其特征在于：该系统由磁致伸缩声波换能器、柱塞泵(9)、A储液罐(9A)、B储液罐(9B)、岩心模型姿态调节单元、抽真空单元、流量计量单元组成；所述A储液罐(9A)内储存有蒸馏水；所述B储液罐(9B)内储存有模拟油；柱塞泵(9)的A端口通过第六管道(11F)与A储液罐(9A)连接；柱塞泵(9)的B端口通过第七管道(11G)与B储液罐(9B)连接；柱塞泵(9)的C端口通过第三管道(11C)与岩心夹持器(7)的GC接口连接，且第三管道(11C)上设有C控制阀(10C)；柱塞泵(9)的D端口通过第五管道(11E)与亚克力管(3)上的CA接口连接；其中，岩心模型姿态调节单元由岩心模型、岩心夹持器(7)和支撑架(7A)组成；岩心夹持器(7)安装在支撑架(7A)上，且岩心夹持器(7)内部安装有岩心模型；岩心夹持器(7)的GA接口通过第一管道(11A)与真空泵(8)连接，且第一管道(11A)上设有A控制阀(10A)；岩心夹持器(7)的GB接口通过第二管道(11B)与流量计量器(6)连接，且第二管道(11B)上设有B控制阀(10B)；岩心夹持器(7)的GC接口通过第三管道(11C)与柱塞泵(9)连接，且第三管道(11C)上设有C控制阀(10C)；岩心夹持器(7)的GD接口通过第四管道(11D)与亚克力管(3)上的CB接口连接，且第四管道(11D)上设有D控制阀(10D)；其中，抽真空单元由真空泵(8)、A控制阀(10A)和第一管道(11A)组成，第一管道(11A)上设有A控制阀(10A)，第一管道(11A)的一端连接在真空泵(8)上，第一管道(11A)的另一端连接在岩心夹持器(7)的GA接口上；其中，流量计量单元由流量计量器(6)、B控制阀(10B)和第二管道(11B)组成，第二管道(11B)上设有B控制阀(10B)，第二管道(11B)的一端连接在流量计量器(6)上，第二管道(11B)的另一端连接在岩心夹持器(7)的GB接口上；其中，磁致伸缩声波换能器由磁致伸缩换能器执行器(1)、声波辐射器(2)、亚克力管(3)、固定支架(4)和交流电源(5)组成；其中，磁致伸缩换能器执行器(1)和声波辐射器(2)构成换能单元；交流电源(5)与磁致伸缩换能器执行器(1)通过电缆连接；磁致伸缩换能器执行器(1)固定安装在固定支架(4)内，声波辐射器(2)与亚克力管(3)为防水密封安装，且声波辐射器(2)与亚克力管(3)内壁之间存在有用于注水的空间；固定支架(4)的上端固定有亚克力管(3)；亚克力管(3)的上端盖设有用于与第五管道(11E)一端连接的CA接口，亚克力管(3)的侧面设有用于与第四管道(11D)另一端连接的CB接口，CB接口通过第四管道(11D)与岩心夹持器(7)的GD接口连接，第四管道(11D)上设有D控制阀(10D)，第四管道(11D)的另一端连接亚克力管(3)的CB接口，第四管道(11D)的一端连接在岩心夹持器(7)的GD接口；磁致伸缩换能器执行器(1)包括有外壳体(1A)、磁路外壳(1B)、线圈(1C)、线圈骨架(1D)、外磁环组(1E)、永磁环骨架(1F)、TeDyFe棒组(1G)、电工纯铁组(1H)、内磁环组(1I)、碟簧(1J)、碟簧基座(1K)、上端盖(1L)、下端盖(1M)、执行器底盘(1N)和预紧螺栓(1P)；外壳体(1A)的上端设有用于固定弧条下端的AA凸圆台(1A1 )，AA凸圆台(1A1 )的外圆面上设有AA螺纹盲孔(1A3)，通过螺钉使弧条下端固定在AA凸圆台(1A1 )上；外壳体(1A)的中部是空心的，且外壳体(1A)上端的AA中心通孔(1A2)用于碟簧基座(1K)的簧柱(1K1)穿过，簧柱(1K1)上套接有碟簧(1J)；磁路外壳(1B)为空心圆柱结构；磁路外壳(1B)的中部是AB中心通孔(1B1)；线圈骨架(1D)的上端是AA挡板(1D1)，线圈骨架(1D)的下端是AB挡板(1D2)，AA挡板(1D1)与AB挡板(1D2)之间是AA圆柱体(1D3)，AA圆柱体(1D3)上缠绕有线圈(1C)；线圈骨架(1D)的中部是AC中心通孔(1D4)；外磁环组(1E)由多个空心永磁圆环组成，多个空心永磁圆环分别套接在永磁环骨架(1F)相应的凹圆柱段(1F4)上；永磁环骨架(1F)为一体成型结构体；永磁环骨架(1F)的中部是AD中心通孔(1F2)，永磁环骨架(1F)的上端设有AC挡板(1F1)，永磁环骨架(1F)的AB圆柱体(1F3)上设有用于套接外磁环组(1E)的多个凹圆柱段，即：AA凹圆柱段(1F41)上套接A空心永磁圆环(1E1)，AB凹圆柱段(1F42)上套接B空心永磁圆环(1E2)，AC凹圆柱段(1F43)上套接C空心永磁圆环(1E3)，AD凹圆柱段(1F44)上套接D空心永磁圆环(1E4)，AE凹圆柱段(1F45)上套接E空心永磁圆环(1E5)；TeDyFe棒组(1G)由多个实心TeDyFe棒组成；电工纯铁组(1H)由多个铁体组成；内磁环组(1I)由多个实心永磁体组成；碟簧基座(1K)上设有簧柱(1K1)和AD挡板(1K2)，簧柱(1K1)上套接碟簧(1J)；上端盖(1L)的中心设有AE中心通孔(1L1)，AE中心通孔(1L1)用于A铁体(1H1)穿过，穿过AE中心通孔(1L1)的A铁体(1H1)上端与碟簧基座(1K)的簧柱(1K1)下端接触，在磁致效应下，推动碟簧基座(1K)运动；下端盖(1M)的中心设有AF中心通孔(1M1)，AF中心通孔(1M1)用于预紧螺栓(1P)的螺纹段穿过；执行器底盘(1N)的中心设有AG中心通孔(1N1)，AG中心通孔(1N1)用于预紧螺栓(1P)的螺纹段穿过；磁致伸缩换能器执行器(1)的结构装配为：先组装内芯单元；再将内芯单元置于永磁环骨架(1F)的AD中心通孔(1F2)内，然后将外磁环组(1E)分别套接在永磁环骨架(1F)的凹圆柱段上，形成第一组装单元；将第一组装单元置于线圈骨架(1D)的AC中心通孔(1D4)内，在线圈骨架(1D)的AA圆柱体(1D3)上缠绕线圈(1C)，再套接上磁路外壳(1B)，形成第二组装单元；在第二组装单元的上端安装上端盖(1L)，在第二组装单元的下端安装下端盖(1M)，形成第三组装单元；在第三组装单元的上端安装碟簧基座(1K)，碟簧基座(1K)的簧柱(1K1) 上套接碟簧(1J)，再将碟簧基座(1K)的簧柱(1K1)穿过外壳体(1A)的AA中心通孔(1A2)，在外壳体(1A)的下端安装执行器底盘(1N)，并用预紧螺栓(1P)顶紧；内芯单元的组装为，A铁体(1H1)与B铁体(1H2)之间放置A实心永磁体(1I1)；B铁体(1H2)与C铁体(1H3)之间放置A实心TeDyFe棒(1G1)；C铁体(1H3)与D铁体(1H4)之间放置B实心永磁体(1I2)；D铁体(1H4)与E铁体(1H5)之间放置B实心TeDyFe棒(1G2)；E铁体(1H5)与F铁体(1H6)之间放置C实心永磁体(1I3)；F铁体(1H6)与G铁体(1H7)之间放置C实心TeDyFe棒(1G3)；G铁体(1H7)与H铁体(1H8)之间放置D实心永磁体(1I4)；H铁体(1H8)与I铁体(1H9)之间放置D实心TeDyFe棒(1G4)；I铁体(1H9)与J铁体(1H10)之间放置E实心永磁体(1I5)；J铁体(1H10)与K铁体(1H11)之间放置E实心TeDyFe棒(1G5)；K铁体(1H11)与L铁体(1H12)之间放置F实心永磁体(1I6)；声波辐射器(2)由顶杆(2A)和凹声波辐射器(2B)构成；顶杆(2A)的上端设有顶杆端盖(2A1)和肋条固定圆台(2A2)，所述肋条固定圆台(2A2)的圆周面上设有用于固定每个凹肋条板(2B1)上端的螺纹孔(2A3)；凹肋条板(2B1)上端与肋条固定圆台(2A2)之间采用螺钉固定；顶杆(2A)的下端与碟簧基座(1K)的簧柱(1K1)接触；顶杆(2A)与簧柱(1K1)之间采用防水密封；凹声波辐射器(2B)是由多条向内凹的凹肋条板(2B1)共圆得到；凹肋条板(2B1)的上端通孔螺钉固定在顶杆(2A)的肋条固定圆台(2A2)上，凹肋条板(2B1)的上端通过螺钉固定在外壳体(1A)的AA凸圆台(1A1 )上；交流电源(5)中存储有低频大功率谐振峰频率值，根据设定的谐振峰频率作用到磁致伸缩换能器执行器(1)上，使声波辐射器(2)产生低频声波，该声波作用到岩心模型上。