本发明专利技术提供了光学显微观察装置及方法，观察装置包括高压釜、图像采集设备、观察设备、玻璃可视模型和驱替设备，高压釜内具有围压腔，高压釜上设有相对的光源窗和观察窗，玻璃可视模型位于光源窗和观察窗之间，观察设备包括物镜和物镜调节装置，物镜位于玻璃可视模型和观察窗之间，物镜调节装置与高压釜连接，物镜调节装置包括能朝靠近或远离玻璃可视模型的方向移动的调节件，物镜设于调节件上，调节件通过移动调节物镜与玻璃可视模型之间的间距。本发明专利技术采用物镜与成像系统分离的微小物距显微观察方法，能实现在高压条件下观察更细微孔道，突破直径10μm孔道只能常压观察的瓶颈，适应于大部分油藏条件下的微小物距显微观察。应于大部分油藏条件下的微小物距显微观察。应于大部分油藏条件下的微小物距显微观察。
【技术实现步骤摘要】
一种光学显微观察装置及方法
[0001]本专利技术涉及显微观察
，尤其是一种光学显微观察装置及方法。
技术介绍
[0002]微观可视化实验是油藏开发实验技术中的一个关键项目。利用玻璃可视模型的透明特点，可以观察到刻蚀孔道内流体的流动现象，为科学分析奠定基础。
[0003]目前，微观可视化水平向微小孔隙和高压高温方向发展，这同时也对观察技术提出挑战。观察方法遇到了两个难以突破的问题：一是微小直径的孔隙要求光学物镜的物距越来越小，这与模型必须具备的耐压耐温特点相矛盾；二是目前的光学观察系统仅满足常温常压的工作条件，尚无法适应高压高温的油藏条件。
[0004]如图1所示，现有微观可视化实验装置是玻璃可视模型1＇在高压釜2＇内受围压保护，观察系统3＇透过观察窗4＇进行观察。在观察窗4＇直径为5cm的视野范围内，围压15MPa的条件下，光学物镜31＇即使紧贴观察窗(d＝0)，其观察能力也只能达到20μm。玻璃可视模型1＇与观察窗4＇之间受结构的影响，二者之间的间距dlim不小于1cm，围压流体对流等扰动都会引起成像质量的下降。若观察更细微孔道(例如10μm的孔道)，则无法使用高压釜，只能在常压条件下进行，该方法在流体理论研究中较常采用，但完全不适合石油开发的高温高压条件。
[0005]随着玻璃孔道刻蚀技术的发展，在玻璃上刻蚀的孔道直径已可控制在2μm甚至更低，该技术发展为特低渗、页岩油孔隙结构的理论研究创造了条件，而可视观察方法在高压条件下仍将孔道直径限制在20μm的水平，制约矛盾越来越突出，可视观察方法亟需改进提高。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种光学显微观察装置及方法，以解决现有技术无法在高压条件下对直径小于20μm的刻蚀孔道进行光学观察的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提出一种光学显微观察装置，其包括高压釜、图像采集设备、观察设备、玻璃可视模型和驱替设备，所述高压釜内具有围压腔，所述图像采集设备和所述驱替设备设于所述高压釜的外部，所述观察设备和所述玻璃可视模型设于所述围压腔中，所述玻璃可视模型与所述驱替设备连接，所述高压釜上设有相对的光源窗和观察窗，所述玻璃可视模型位于所述光源窗和所述观察窗之间，所述图像采集设备与所述观察窗对应，所述观察设备包括物镜和物镜调节装置，所述物镜位于所述玻璃可视模型和所述观察窗之间，所述物镜调节装置与所述高压釜连接，所述物镜调节装置包括能朝靠近或远离所述玻璃可视模型的方向移动的调节件，所述物镜设于所述调节件上，所述调节件通过移动调节所述物镜与所述玻璃可视模型之间的间距。
[0008]如上所述的光学显微观察装置，其中，所述物镜包括管状的外壳和设于所述外壳内的多个透镜，多个所述透镜沿所述外壳的轴向间隔排列，任意相邻的两个所述透镜之间
形成间隔空间，所述外壳的侧壁上设有与多个所述间隔空间对应的多个连通孔，多个所述间隔空间分别通过所述连通孔与所述围压腔连通。
[0009]如上所述的光学显微观察装置，其中，所述物镜调节装置还包括固定件，所述固定件与所述高压釜固定连接，所述调节件包括微调螺杆、与所述微调螺杆连接的连接臂、以及与所述连接臂连接的物镜托环，所述微调螺杆与所述固定件螺纹连接，所述物镜托环承托所述物镜的外壳，通过旋转所述微调螺杆使所述微调螺杆带动所述连接臂、所述物镜托环和所述物镜朝靠近或远离所述玻璃可视模型方向移动，当所述物镜与所述玻璃可视模型接触时，通过旋转所述微调螺杆使所述物镜托环与所述物镜分离。
[0010]如上所述的光学显微观察装置，其中，所述光学显微观察装置还包括设于所述围压腔内的光源照明组件，所述光源照明组件位于所述光源窗和所述玻璃可视模型之间，所述光源照明组件包括光纤固定座、多束光导纤维和光纤角度调整座，所述光纤固定座坐于所述光源窗上，所述光纤角度调整座固定在所述玻璃可视模型下方，所述光纤角度调整座上设有与所述玻璃可视模型对应的至少一个垂直孔眼和多个倾斜孔眼，多个所述倾斜孔眼围绕一中心轴线呈环形间隔排列，所述垂直孔眼位于多个所述倾斜孔眼的内侧，各所述倾斜孔眼由下至上朝靠近所述中心轴线的方向倾斜，多束所述光导纤维的上端分别固定于所述中心孔眼和所述倾斜孔眼内。
[0011]如上所述的光学显微观察装置，其中，所述光纤角度调整座的朝向所述玻璃可视模型的顶面上固定有雾面玻璃板。
[0012]如上所述的光学显微观察装置，其中，所述光学显微观察装置还包括设于所述围压腔中的三维微调载物台，所述三维微调载物台包括固定架、设于所述固定架上的垂向调节单元、与所述垂向调节单元连接的纵向调节单元、以及与所述纵向调节单元连接的横向调节单元，所述玻璃可视模型设于所述横向调节单元上，通过所述横向调节单元、所述纵向调节单元和所述垂向调节单元分别调节所述玻璃可视模型在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的位置。
[0013]如上所述的光学显微观察装置，其中，所述垂向调节单元包括与所述固定架固定连接的第一步进电机、与所述第一步进电机连接的第一齿轮、以及与所述第一齿轮啮合的第一齿条，所述第一齿条沿Z轴方向设置，所述纵向调节单元包括第二步进电机、与所述第二步进电机连接的第二齿轮、以及与所述第二齿轮啮合的第二齿条，所述第二齿条沿Y轴方向设置，所述横向调节单元包括第三步进电机、与所述第三步进电机连接的第三齿轮、以及与所述第三齿轮啮合的第三齿条，所述第三齿条沿X轴方向设置，所述第一齿条固定连接一支撑架，所述第二步进电机和所述第三步进电机固定在所述支撑架上，一水平设置的支撑板固定在所述第二齿条和所述第三齿条的顶面上，所述玻璃可视模型固定在所述支撑板上，所述支撑板上设有与所述玻璃可视模型对应的透光口。
[0014]如上所述的光学显微观察装置，其中，所述图像采集设备包括工业相机、可调式镜筒和目镜，所述可调式镜筒包括连接环、目镜固定筒和遮光环，所述连接环与所述工业相机连接，所述目镜固定筒的两端分别与所述连接环和所述遮光环螺纹连接，所述遮光环朝向所述观察窗，所述目镜固定在所述目镜固定筒内，通过旋转所述目镜固定筒调节所述遮光环与所述观察窗之间的间距。
[0015]如上所述的光学显微观察装置，其中，所述高压釜包括釜体和固定在所述釜体两
端的上端盖和下端盖，所述观察窗设于所述上端盖上，所述光源窗设于所述下端盖上，所述釜体的侧壁上设有供管线穿过的多个第一通孔，所述上端盖上设有多个连接孔和供管线穿过的多个第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔均与所述围压腔连通。
[0016]本专利技术还提供一种光学显微观察方法，其采用上述的光学显微观察装置进行微观可视化实验，所述方法包括以下步骤：步骤S1：向所述围压腔内注入用于向所述玻璃可视模型提供围压的围压流体；步骤S2：对所述玻璃可视模型抽真空；步骤S3：通过所述驱替设备向所述玻璃可视模型的孔道内注油液，并使所述玻璃可视模型的孔道内的油压和所述围压腔内的围压保持预定压差同步升高，直至所述玻璃可视模型内达到预设油压、所述围压腔内达到预设围压，其中所述预设围压与所述预设油压的差值等于所述预定压差本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光学显微观察装置，其特征在于，所述光学显微观察装置包括高压釜、图像采集设备、观察设备、玻璃可视模型和驱替设备，所述高压釜内具有围压腔，所述图像采集设备和所述驱替设备设于所述高压釜的外部，所述观察设备和所述玻璃可视模型设于所述围压腔中，所述玻璃可视模型与所述驱替设备连接，所述高压釜上设有相对的光源窗和观察窗，所述玻璃可视模型位于所述光源窗和所述观察窗之间，所述图像采集设备与所述观察窗对应，所述观察设备包括物镜和物镜调节装置，所述物镜位于所述玻璃可视模型和所述观察窗之间，所述物镜调节装置与所述高压釜连接，所述物镜调节装置包括能朝靠近或远离所述玻璃可视模型的方向移动的调节件，所述物镜设于所述调节件上，所述调节件通过移动调节所述物镜与所述玻璃可视模型之间的间距。2.如权利要求1所述的光学显微观察装置，其特征在于，所述物镜包括管状的外壳和设于所述外壳内的多个透镜，多个所述透镜沿所述外壳的轴向间隔排列，任意相邻的两个所述透镜之间形成间隔空间，所述外壳的侧壁上设有与多个所述间隔空间对应的多个连通孔，多个所述间隔空间分别通过所述连通孔与所述围压腔连通。3.如权利要求2所述的光学显微观察装置，其特征在于，所述物镜调节装置还包括固定件，所述固定件与所述高压釜固定连接，所述调节件包括微调螺杆、与所述微调螺杆连接的连接臂、以及与所述连接臂连接的物镜托环，所述微调螺杆与所述固定件螺纹连接，所述物镜托环承托所述物镜的外壳，通过旋转所述微调螺杆使所述微调螺杆带动所述连接臂、所述物镜托环和所述物镜朝靠近或远离所述玻璃可视模型方向移动，当所述物镜与所述玻璃可视模型接触时，通过旋转所述微调螺杆使所述物镜托环与所述物镜分离。4.如权利要求1所述的光学显微观察装置，其特征在于，所述光学显微观察装置还包括设于所述围压腔内的光源照明组件，所述光源照明组件位于所述光源窗和所述玻璃可视模型之间，所述光源照明组件包括光纤固定座、多束光导纤维和光纤角度调整座，所述光纤固定座坐于所述光源窗上，所述光纤角度调整座固定在所述玻璃可视模型下方，所述光纤角度调整座上设有与所述玻璃可视模型对应的至少一个垂直孔眼和多个倾斜孔眼，多个所述倾斜孔眼围绕一中心轴线呈环形间隔排列，所述垂直孔眼位于多个所述倾斜孔眼的内侧，各所述倾斜孔眼由下至上朝靠近所述中心轴线的方向倾斜，多束所述光导纤维的上端分别固定于所述中心孔眼和所述倾斜孔眼内。5.如权利要求4所述的光学显微观察装置，其特征在于，所述光纤角度调整座的朝向所述玻璃可视模型的顶面上固定有雾面玻璃板。6.如权利要求1所述的光学显微观察装置，其特征在于，所述光学显微观察装置还包括设于所述围压腔中的三维微调载物台，所述三维微调载物台包括固定架、设于所述固定架上的垂向调节...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴隆，杨胜建，张娜，韩海水，俞宏伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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