CN207540850U - 填砂管并联自动制作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了填砂管并联自动制作装置，包括外壳、基座、管式模型容器、填料杆、传动中轴、驱动机构，所述外壳置于基座之上，所述传动中轴上端通过上轴承连接外壳，下端通过下轴承连接基座，所述传动中轴外壁安装上驱动齿轮，所述填料杆外壁安装齿轮套，所述上驱动齿轮与齿轮套相啮合，所述填料杆下端设置螺旋填料头，螺旋填料头在填料杆带动下将进入管式模型容器中的砂石颗粒压实，所述传动中轴上半段为空心结构，下半段为实心结构，在空心的传动中轴上半段底部开设分支通道连通至管式模型容器，所述传动中轴的底端连接驱动机构。本实用新型能够实现孔隙度、渗透率可调的填砂管模型批量自动制作，提高模型制作效率，确保填砂管模型制作的一致性和标准化。

Description

填砂管并联自动制作装置

技术领域

本实用新型涉及石油行业室内物理模拟实验设备技术领域，具体地说是填砂管并联自动制作装置。

背景技术

在石油行业相关的油藏物理模拟实验研究中，受天然岩心的获取成本及其处理过程中对岩石结构的改变等原因，使得成形天然岩心在实际油藏物理模拟实验中，特别是在涉及到高温、高压和高黏滞阻力油藏流动实验中应用十分有限。因此相关的科研工作普遍采用人工填砂的方式制作实验岩心。但是，手工制作填砂岩心模型主要依靠操作者的经验，无标准化操作规程；每次充填的填砂模型差异较大，造成孔隙度、渗透率不均匀，无法有效满足油藏物理模拟实验对填砂模型的一致性要求；而且存在模型制作效率低、劳动强度较高等缺点。201220032855.9、200720159894.4和201020296030号专利说明书公布了对其改进的方法，但分别存在压制效率低、而且压制时容易造成渗透率不均匀等不足之处。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供填砂管并联自动制作装置，能够实现孔隙度、渗透率可调的填砂管模型批量自动制作，提高模型制作效率，同时降低模型制作成本，确保填砂管模型制作的一致性和标准化。

为了达成上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，填砂管并联自动制作装置，包括外壳、基座、管式模型容器、填料杆、传动中轴、驱动机构，所述外壳置于基座之上，所述传动中轴上端通过上轴承连接外壳，下端通过下轴承连接基座，所述传动中轴外壁安装上驱动齿轮，所述填料杆外壁安装齿轮套，所述上驱动齿轮与齿轮套相啮合，所述填料杆下端设置螺旋填料头，螺旋填料头在填料杆带动下将进入管式模型容器中的砂石颗粒压实，所述传动中轴上半段为空心结构，下半段为实心结构，在空心的传动中轴上半段底部开设分支通道连通至管式模型容器，所述传动中轴的底端连接驱动机构。

所述分支通道通过筛料装置连接管式模型容器的上端口，所述筛料装置包括动筛料盘、静进料盘，所述分支流道外端先连接动筛料盘，即动筛料盘跟随分支流道和传动中轴一起转动，所述动筛料盘下方设置静进料盘，静进料盘利用自身周边落料孔连接下方的进料通道，进料通道连接管式模型容器的上端口。

所述传动中轴空心结构上半段上端口连接填料斗，所述传动中轴实心结构下半段外侧设置传动中轴外套筒，所述静进料盘安装在传动中轴外套筒上。

所述传动中轴外套筒上还安装有填料杆扶正器，填料杆扶正器开设扶正孔，所述填料杆以及静进料盘下方的进料通道均穿过各自的扶正孔，均被扶正在填料杆扶正器开设的扶正孔中。

所述管式模型容器上端固定在管式模型上卡槽中，管式模型上卡槽固定在传动中轴外套筒上，管式模型容器下端固定在管式模型下卡槽中，管式模型下卡槽下端固定在基座上。

所述驱动机构包括电机，所述电机通过输出轴连接下减速齿轮，下减速齿轮连接传动中轴。

所述填料杆上方还设置夯击器，所述夯击器中心套接在传动中轴上，夯击器不随传动中轴转动，可以沿中轴上下移动，所述夯击器下表面设有拨杆装置，该装置受传动中轴带动旋转，同时可以沿传动中轴轴线方向上下移动，拨杆装置的拨杆沿夯击器的斜面转动，此时拨杆器只有水平转动，上下移动受限位器限制，由此夯击器被拨杆器旋转抬升起来；在拨杆转动到下一个夯击器斜面时刻，夯击器垂直下落，夯击块夯击填料杆上部的夯击枕铁，完成一次填料压实动作。

所述夯击器下表面设置限位装置，限位器为带有上下平台的锥面薄壳体，顶部中心开孔使传动中轴通过，该装置上部平台托举住拨杆器和其上的夯击器，但并不限制拨杆器水平转动，其下部平台卡放在填料杆的夯击枕铁与齿轮套之间的卡槽中，限位器位置受填料杆位置控制。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

将需要填制模型的材料(天然岩心经洗油、盐并烘干的散样或人工石英颗粒)装入料斗，传动中轴的转动将动力传递给送料装置、夯击器和填料杆。送料装置利用转动分次将定量模型材料装入填砂管中；夯击器通过拨杆器的水平转动完成对填料杆的垂直往复夯击运动；填料杆最下部的填料头为双叶螺旋桨形状，这种形状可以确保从上部进入的填料可以通过进行自旋运动的填料头，复合上部的夯击器的夯击运动实现填料杆对模型填料的分次、逐步压实，并最终同时完成每个安装在模型制作装置上填砂管模型的制作。

本实用新型使用时，将偶数个填砂管对称置于底座的下卡槽中，填砂管上部用上卡槽固定。将填料杆通过填料杆扶正器装入填砂管模型容器内，同时确保填料杆上半部分的从动齿轮与上驱动齿轮相咬合。在填料杆之上将夯击器限位装置、拨杆装置、夯击器套装在传动中轴上。最后，安装装置外壳，使传动中轴穿过外壳上的轴套，实现传动中轴轴向上的固定；最后在传动中轴上端安装填料斗。将需要填制的材料装入料斗，启动电机和控制器开始批量制作填砂管模型。

本实用新型可以通过更换不同质量的夯击器模块，调整制作过程中模型材料所受应力，从而确保制作模型的孔隙度、渗透率可调。同时，填砂管模型为并联安装，可以控制每个模型的材料装填量和施加的压制应力相等，从而确保同批次每个填砂管模型的油藏物理参数的一致性。模型制作的整个过程为全自动，无需人工干预，既降低劳动强度又避免了可能产生的随机误差。

本实用新型能够实现孔隙度、渗透率可调的填砂管模型批量自动制作，提高模型制作效率，同时降低模型制作成本，确保填砂管模型制作的一致性和标准化。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图(未装填状态)；

图2为本实用新型实施例的结构示意图(完成填状态)；

图3为管式模型上卡槽俯视图；

图4为管式模型下卡槽俯视图；

图5为动筛料盘结构示意图；

图6为静进料盘结构示意图；

图7为夯击器与拨杆装置组合俯视图；

图8为夯击器与拨杆装置组合主视图；

图9为填料杆示意图；

图10为螺旋填料头示意图；

图11限位装置俯视图；

图12限位装置横断面图；

图13限位装置侧视示意图。

图中：填料斗1，上轴承2，传动中轴3，夯击器4，拨杆装置5，上驱动齿轮6，动筛料盘7，静进料盘8，填料杆9，管式模型容器10，外壳11，限位装置12，填料杆扶正器13，管式模型上卡槽14，管式模型下卡槽16，传动中轴外套筒15，下轴承17，下减速齿轮18，基座19，进料通道20，电机21。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅为参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

根据图1至图13所示，填砂管并联自动制作装置，包括外壳11、基座19、管式模型容器10、填料杆9、传动中轴3、驱动机构，所述外壳11置于基座之上，所述传动中轴3上端通过上轴承2连接外壳，下端通过下轴承17连接基座，所述传动中轴外壁安装上驱动齿轮6，所述填料杆外壁安装齿轮套，所述上驱动齿轮与齿轮套相啮合，所述填料杆下端设置螺旋叶片，螺旋叶片在填料杆带动下进入管式模型容器中，所述传动中轴上半段为空心结构，下半段为实心结构，在空心的传动中轴上半段底部开设分支通道连通至管式模型容器，所述传动中轴的底端连接驱动机构。

所述分支通道通过筛料装置连接管式模型容器的上端口，所述筛料装置包括动筛料盘7、静进料盘8，所述分支流道外端先连接动筛料盘，即动筛料盘跟随分支流道和传动中轴一起转动，所述动筛料盘下方设置静进料盘，静进料盘利用自身周边落料孔连接下方的进料通道20，进料通道连接管式模型容器的上端口。

所述传动中轴空心结构上半段上端口连接填料斗1，所述传动中轴实心结构下半段外侧设置传动中轴外套筒15，所述静进料盘8安装在传动中轴外套筒上。

所述传动中轴外套筒上还安装有填料杆扶正器13，填料杆扶正器开设扶正孔，所述填料杆9以及静进料盘下方的进料通道20均穿过各自的扶正孔，均被扶正在填料杆扶正器开设的扶正孔中。

所述管式模型容器上端固定在管式模型上卡槽14中，管式模型上卡槽固定在传动中轴外套筒上，管式模型容器下端固定在管式模型下卡槽16中，管式模型下卡槽下端固定在基座上。

所述驱动机构包括电机21，所述电机通过输出轴连接下减速齿轮18，下减速齿轮连接传动中轴。

所述填料杆上方还设置夯击器4，所述夯击器中心套接在传动中轴3上，夯击器4不随传动中轴3转动，可以沿中轴3上下移动，所述夯击器4下表面设有拨杆装置5，该装置受传动中轴3带动旋转，同时可以沿传动中轴3轴线方向上下移动，拨杆装置5的拨杆沿夯击器4的斜面转动，此时拨杆器5只有水平转动，上下移动受限位装置12限制，由此夯击器5被拨杆器4旋转抬升起来；在拨杆转动到下一个夯击器5斜面时刻，夯击器5垂直下落，夯击块夯击填料杆9上部的夯击枕铁22，完成一次填料压实动作。

所述夯击器下表面设置限位装置12，该装置为带有上下平台的锥面薄壳体，顶部中心开孔使传动中轴通过，该装置上部平台24托举住拨杆器和其上的夯击器4，但并不限制拨杆装置5水平转动，其下部平台25卡放在填料杆的夯击枕铁22与齿轮套23之间的卡槽中，限位装置12位置受填料杆9位置控制。

本实用新型装置使用时，将偶数个填砂管10对称置于底座的下卡槽中16，填砂管上部用上卡槽固定13。将填料杆9通过填料杆扶正器13装入填砂管模型容器内，同时确保填料杆上半部分的从动齿轮与上驱动齿轮6相咬合。

将限位装置12卡装在填料杆9顶端夯击枕铁22和齿轮套23之间的卡槽内，限位装置12位置受填料杆位置控制，其上安装拨杆装置5，该装置能随驱动中轴3一起转动，之后在拨杆装置5之上放置夯击器4，使夯击器4可以以传动中轴3为轴自由转动，同时拨杆装置5和夯击器4可沿传动中轴3轴向移动。拨杆装置5受传动中轴3带动旋转，拨杆装置的拨杆26沿夯击器4的斜面转动，此时拨杆装置5只有水平转动，上下移动受限位装置12限制，由此夯击器4被拨杆装置5旋转抬升起来；在拨杆26转动到下一个夯击器斜面时刻，夯击器4垂直下落，夯击块27夯击填料杆上部的夯击枕铁22，完成一次填料压实动作。

最后，安装装置外壳11，使传动中轴3穿过外壳上的轴套2，实现对传动中轴3轴向上的固定；最后在传动中轴上端安装填料斗1。将需要填制的材料装入料斗，启动电机和控制器开始批量制作填砂管模型。

工作原理：模型制作时，模型填制材料(天然岩心经洗油、盐并烘干的散样或人石英颗粒)经料斗1沿传动中轴3上部的管道结构进入动筛料盘7内，动筛料盘7随着传动中轴3一起转动，当其进料口与下部固定在传动中轴外套筒15的静进料盘8的进料口发生重叠时模型填制材料开始沿进料通道(材料应为橡胶软管或密帆布)20进入填砂管10。进入的模型材料由填料杆9的末端螺旋叶片导入填砂管10底部。填料杆9受上驱动齿轮6带动进行自传运动，填料杆9末端螺旋叶片结构的转动确保其能爬升到不断进入模型填制材料之上。同时填料杆9顶端的枕铁受到夯击器4的夯击，以实现对填料的压实作用。由此受外输电机动力的驱动不断重复上述机械动作，最终完成填砂管模型的自动批量制作。

本实用新型属于石油行业室内物理模拟实验设备技术领域。该装置利用自旋和螺旋爬升原理，实现了油藏物理模拟实验用填砂管模型批量制作的自动化、标准化和批量化。该模型制作装置可以自动完成模型用岩石颗粒装填、压实。同时，通过可调整岩石颗粒分次装填量及压实力度实现模型物性与实际油藏物性的匹配。该模型制作装置可以一次制作多个模型，在显著提高油藏管式模型的制作效率的同时，可以确保同一批次模型的油藏物性参数的一致性和稳定性，从实验用模型方面有效减少该类油藏实验的随机误差。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型专利精神的等效变化，均应俱属本实用新型的专利范围。

Claims (8)

1.填砂管并联自动制作装置，其特征在于，包括外壳、基座、管式模型容器、填料杆、传动中轴、驱动机构，所述外壳置于基座之上，所述传动中轴上端通过上轴承连接外壳，下端通过下轴承连接基座，所述传动中轴外壁安装上驱动齿轮，所述填料杆外壁安装齿轮套，所述填料杆下端设置螺旋填料头，螺旋填料头在填料杆带动下将进入管式模型容器中的砂石颗粒压实，所述传动中轴上半段为空心结构，下半段为实心结构，在空心的传动中轴上半段底部开设分支通道连通至管式模型容器，所述传动中轴的底端连接驱动机构。

2.根据权利要求1所述的填砂管并联自动制作装置，其特征在于，所述分支通道通过筛料装置连接管式模型容器的上端口，所述筛料装置包括动筛料盘、静进料盘，所述分支流道外端先连接动筛料盘，即动筛料盘跟随分支流道和传动中轴一起转动，所述动筛料盘下方设置静进料盘，静进料盘利用自身周边进料孔连接下方的进料通道，进料通道连接管式模型容器的上端口。

3.根据权利要求2所述的填砂管并联自动制作装置，其特征在于，所述传动中轴空心结构上半段上端口连接填料斗，所述传动中轴实心结构下半段外侧设置传动中轴外套筒，所述静进料盘安装在传动中轴外套筒上，在传动轴转动过程中，静进料盘和传动中轴外套筒始终保持静止。

4.根据权利要求3所述的填砂管并联自动制作装置，其特征在于，所述传动中轴外套筒上还安装有填料杆扶正器，填料杆扶正器开设扶正孔，所述填料杆以及静进料盘下方的进料通道均穿过各自的扶正孔，均被扶正在填料杆扶正器开设的扶正孔中。

5.根据权利要求3所述的填砂管并联自动制作装置，其特征在于，所述管式模型容器上端固定在管式模型上卡槽中，管式模型上卡槽固定在传动中轴外套筒上，管式模型容器下端固定在管式模型下卡槽中，管式模型下卡槽下端固定在基座上。

6.根据权利要求3所述的填砂管并联自动制作装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机，所述电机通过输出轴连接下减速齿轮，下减速齿轮连接传动中轴。

7.根据权利要求3所述的填砂管并联自动制作装置，其特征在于，所述填料杆上方还设置夯击器，所述夯击器中心套接在传动中轴上，夯击器不随传动中轴转动，可以沿中轴上下移动，所述夯击器下表面设有拨杆装置，该装置受传动中轴带动旋转，同时可以沿传动中轴轴线方向上下移动，拨杆装置的拨杆沿夯击器的斜面转动，此时拨杆器只有水平转动，上下移动受限位器限制，由此夯击器被拨杆器旋转抬升起来；在拨杆转动到下一个夯击器斜面时刻，夯击器垂直下落，夯击块夯击填料杆上部的夯击枕铁，完成一次填料压实动作。

8.根据权利要求7所述的填砂管并联自动制作装置，其特征在于，所述夯击器下表面设置限位装置，限位器为带有上下平台的锥面薄壳体，顶部中心开孔使传动中轴通过，该装置上部平台托举住拨杆器和其上的夯击器，但并不限制拨杆器水平转动，其下部平台卡放在填料杆的夯击枕铁与齿轮套之间的卡槽中，限位器位置受填料杆位置控制。