一种深部原位随钻成膜保质取心装置

1.本发明涉及岩石的科学钻探技术领域，具体涉及一种深部原位随钻成膜保质取心装置。

背景技术：

2.获取准确反映深部原位地层真实信息的岩心样本具有重大科学意义，能为深部油气资源准确勘探评估，深部油气资源成因研究，深部微生物生命体科学探索提供指导。然而，现有的常规取心工艺在实施岩心钻取、转移、测试的全过程中，对岩心缺少有效保护。岩心直接接触钻井液或密闭液，难以避免岩心孔隙内物质扩散丢失，将导致岩心分析结果失真，原始微生物消亡，更无法研究深部生命科学的奥秘。因此，需要开发深部原位保质取心技术。通过随钻动态过程中在岩心表面均匀生长一层具备高阻隔性能的致密高分子固态膜，该层膜能保存岩心内易挥发油气组分、保持岩心内部湿度稳定性及原位黑暗无光环境，以真正获取保存深部原位真实状态的岩心样本。
3.在取心器内空间十分狭小，可用空间十分珍贵。现有技术中有的是通过针筒活塞形式自隔离与自运移成膜液和排液，占据空间大，不便于集成且随钻成膜触发方式是岩心顶面推动自隔离与自运移成膜液的针筒向上运动，进而排出成膜液成膜，此种方式中岩心顶面直接接触针筒，有两个不好的地方：1.实际取心过程中岩心推动针筒阻力很大，如果岩心强度低，容易被直接压碎，导致无法在岩心表面成膜；2.岩心与针筒直接接触处无法覆盖成膜液，会导致顶部面成膜不完整。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种深部原位随钻成膜保质取心装置，解决现有技术中取心器占用空间大，结构不合理，会发生岩心破碎和覆膜不完整等情况的技术问题。
5.本发明公开了一种深部原位随钻成膜保质取心装置，包括中心杆，所述中心杆上部套设有自隔离与随钻动态运移机构，所述自隔离与随钻动态运移机构外套设有取心筒，所述自隔离与随钻动态运移机构下部连接有成膜液随钻自触发运移控制机构，所述成膜液随钻自触发运移控制机构下方连接有成膜液原位自聚合固化成膜控制机构。
6.通过设置成膜液原位自聚合固化成膜控制机构，在a液b液释放后能够进行充分的自聚合，保证取心效果。
7.进一步的，所述自隔离与随钻动态运移机构包括两个用于自隔离与自运移成膜液的排管，所述排管上部连接有挤压机构。
8.通过设置挤压机构和排管，挤压机构能够挤压排管，驱动排管中的a液和b液自运移。
9.进一步的，所述排管为柔性排管。
10.通过设置柔性排管，便于对排管内a液与b液进行驱动自运移。
11.进一步的，所述挤压机构包括缩径件，所述缩径件与所述取心筒固定连接。
12.使用时，缩径件在取心筒的带动下向下移动，实现对排管的挤压，不再增加额外的推送机构。
13.进一步的，所述缩径件包括用于压紧排管的紧压段。
14.通过设置紧压段，能够将排管紧压在中心杆上，避免中心杆与排管产生相对滑动。
15.进一步的，所述紧压段下部连接有倾斜段。
16.通过设置倾斜段，能够减小缩径件受到的阻力，便于驱动a液与b液进行自运移。
17.进一步的，所述成膜液随钻自触发运移控制机构包括释液流道，所述释液流道将两个所述排管连通。
18.进一步的，所述释液流道包括两个竖直流道，两个竖直流道分别与两个排管连通，两个所述竖直流道通过水平流道连通。
19.通过设置竖直流道和水平流道，可以通过竖直流道将a液和b液自聚合到水平流道。
20.进一步的，两个所述竖直流道内分别设置有密封件，所述密封件连接有使密封件发生位移的移动机构。
21.通过设置密封件，能够对流道进行隔离，避免a液和b液在取心前泄漏，在开始取心后移动机构将密封件移开，即可实现自聚合，取心完成后拆开进行复位。
22.进一步的，所述密封件为密封活塞。
23.进一步的，所述移动机构包括两个滑块，所述滑块上设置有放置所述密封件的凹槽。
24.通过设置滑块和凹槽，滑槽在移动的过程中，密封件在重力和a液b液液体压力作用下可以自动落入凹槽中，实现竖直流道和水平流道的连通。
25.进一步的，两个所述滑块之间连接有固定底座，所述固定底座与所述滑块之间连接有弹性件。
26.通过设置底座和弹性件，滑块在外力的作用下发生位移，并挤压弹性件，滑块发生位移后使凹槽移动到密封件下方，密封件在重力作用下落入凹槽中，实现竖直流道和水平流道的连通。
27.进一步的，所述弹性件为弹簧。
28.进一步的，每个所述滑块靠近取心筒的一端设置有斜面，且所述滑块初始位置在所述取心筒运动路线上。
29.通过设置斜面，取心筒在向下移动的过程中先接触到斜面，斜面在取心筒的运动下向内发生位移，实现滑块的移动。
30.进一步的，所述水平流道还连接有汇合流道的一端，所述汇合流道的另一端连接有成膜液原位自聚合固化成膜控制机构。
31.进一步的，所述成膜液原位自聚合固化成膜控制机构内设置有多个自聚合流道，相邻两个自聚合流道之间连通，每个所述自聚合流道内设置有静态混合器。
32.通过设置多个自聚合流道，能够设置足够长度的静态混合器，提高a液和b液流体间进行旋转、剪切及混合重组作用的行程与时间，保证a液和b液触发充分的自聚合成膜反应。
33.进一步的，所述静态混合器为sv型、sl型或sx型。
34.进一步的，所述自聚合流道数量为5-10个。
35.通过设置自聚合流道数量，能够有足够多的行程使a液和b液自聚合，保证a液和b液能够充分自聚合。
36.a液与b液充分自聚合后形成成膜液，随钻覆盖在取心筒与岩心之间的顶部、侧面及底部空间，经一段时间后固化形成保护膜。
37.进一步的，所述自聚合流道数量为7个。
38.进一步的，所述自聚合流道水平设置。
39.进一步的，所述自聚合流道竖直设置。
40.进一步的，每个所述自聚合流道直径为6-10mm。
41.进一步的，每个所述自聚合流道长度为40-100mm。
42.进一步的，所述成膜液原位自聚合固化成膜控制机构形状为圆柱形。
43.通过设置成膜液原位自聚合固化成膜控制机构形状为圆柱形，便于安装于取心筒内，其形状与取心筒更加贴合，有效空间利用率高，能够有更多的空间进行a液和b液的自聚合。自聚合进一步的，所述成膜液原位自聚合固化成膜控制机构形状为长方体。
44.通过设置成膜液原位自聚合固化成膜控制机构形状为长方体，便于自聚合结构的固定。
45.与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
46.1.本发明采用柔性并排管自隔离与自运移成膜液，取心前占用长度＝并排管长度＝取心长度，取心后并排管被完全拉出取心筒，取心后占用长度＝0。在取得同样长度岩心的情况下，所需空间几乎缩减一半；
47.2.本发明利用中心杆和取心筒件的相对运动排出成膜液，该过程中岩心顶部与装置内部顶面无接触，无作用力，因此可有效避免岩心破碎，成膜更可靠和完整；
48.3.通过原位成膜后，能与原位环境测试装置对接，开展真三轴原位加载力学测试；
49.4.通过原位成膜后，能有效保存岩心内部原始物质，能与原位非接触测试装置对接，精准测量岩心内的原始物质含量。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，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它相关的附图。
51.图1为本发明取心装置结构示意图；
52.图2为本发明取心装置另一角度结构示意图；
53.图3为本发明自隔离与随钻动态运移机构结构示意图；
54.图4为本发明自隔离与随钻动态运移机构剖面结构示图；
55.图5为本发明成膜液随钻自触发运移控制机构结构示意图；
56.图6为本发明成膜液随钻自触发运移控制机构另一角度结构示意图；
57.图7为本发明成膜液原位自聚合固化成膜控制机构结构示意图；
58.图8为本发明取心装置a部结构示意图；
59.图9为本发明取心装置b部结构示意图。
60.图中：1-中心杆，2-自隔离与随钻动态运移机构，3-取心筒，4-成膜液随钻自触发运移控制机构，5-成膜液原位自聚合固化成膜控制机构，6-排管，7-挤压机构，8-缩径件，9-紧压段，10-倾斜段，11-释液流道，12-竖直流道，13-水平流道，14-密封件，15-移动机构，16-滑块，17-凹槽，18-固定底座，19-弹性件，20-斜面，21-汇合流道，22-自聚合流道，23-静态混合器。
具体实施方式
61.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
62.实施例1
63.一种深部原位随钻成膜保质取心装置，其具体结构如图1-图9所示，包括中心杆1，所述中心杆1上部套设有自隔离与随钻动态运移机构2，所述自隔离与随钻动态运移机构2外套设有取心筒3，所述自隔离与随钻动态运移机构2下部连接有成膜液随钻自触发运移控制机构4，所述成膜液随钻自触发运移控制机构4下方连接有成膜液原位自聚合固化成膜控制机构5。
64.通过设置成膜液原位自聚合固化成膜控制机构5，在a液b液释放后能够进行充分的自聚合，保证取心效果。
65.实施例2
66.本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1-图4所示，其在实施方式1的基础上公开了如下改进，所述自隔离与随钻动态运移机构2包括两个用于自隔离与自运移成膜液的排管6，所述排管6上部连接有挤压机构7，所述排管6为柔性排管6，所述挤压机构7包括缩径件8，所述缩径件8与所述取心筒3固定连接，所述缩径件8包括用于压紧排管6的紧压段9，所述紧压段9下部连接有倾斜段10。
67.通过设置挤压机构7和排管6，挤压机构7能够挤压排管6，驱动排管6中的a液和b液自运移。
68.通过设置柔性排管6，便于对排管6进行挤压，驱动a液与b液进行自运移。
69.使用时，缩径件8在取心筒3的带动下向下移动，实现对排管6的挤压，不再增加额外的推送机构。
70.通过设置紧压段9，能够将排管6紧压在中心杆1上，避免中心杆1并排管6产生相对滑移。
71.通过设置倾斜段10，能够减小缩径件8受到的阻力，便于a液和b液的自运移。
72.实施例3
73.本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1、图2、图5和图6所示，其在实施方式2的基础上公开了如下改进，所述成膜液随钻自触发运移控制机构4包括释液流道11，所述释液流道11将两个所述排管6连通，所述释液流道11包括两个竖直流道12，两个竖直流道12分别与两个排管6连通，两个所述竖直流道12通过水平流道13连通，两个所述竖直流道12内分别设置有密封件14，所述密封件14连接有使密封件14发生位移的移动机构
15，所述密封件14为密封活塞，所述移动机构15包括两个滑块16，所述滑块16上设置有放置所述密封件14的凹槽17，两个所述滑块16之间连接有固定底座18，所述固定底座18与所述滑块16之间连接有弹性件19，所述弹性件19为弹簧，每个所述滑块16靠近取心筒3的一端设置有斜面20，且所述滑块16初始位置在所述取心筒3运动路线上。
74.通过设置竖直流道12和水平流道13，可以通过竖直流道12将a液和b液自聚合到水平流道13。
75.通过设置密封件14，能够对流道进行封堵，使a液与b液取心前隔离储存，取心开始后，自动触发将密封件14移开，即可实现自聚合，取心完成后拆开进行复位。
76.通过设置滑块16和凹槽17，滑槽在移动的过程中，密封件14在重力作用下可以自动落入凹槽17中，实现竖直流道12和水平流道13的连通。
77.通过设置底座和弹性件19，滑块16在外力的作用下发生位移，并挤压弹性件19，滑块16发生位移后使凹槽17移动到密封件14下方，密封件14在重力作用下落入凹槽17中，实现竖直流道12和水平流道13的连通。
78.通过设置斜面20，取心筒3在向下移动的过程中先接触到斜面20，斜面20在取心筒3的运动下向内发生位移，实现滑块16的移动。
79.实施例4
80.本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1、图2和图7所示，其在实施方式3的基础上公开了如下改进，所述水平流道13还连接有汇合流道21的一端，所述汇合流道21的另一端连接有成膜液原位自聚合固化成膜控制机构5，所述成膜液原位自聚合固化成膜控制机构5内设置有多个自聚合流道22，相邻两个自聚合流道22之间连通，每个所述自聚合流道22内设置有静态混合器23，所述自聚合流道22数量为7个，所述自聚合流道22竖直设置，所述成膜液原位自聚合固化成膜控制机构5形状为圆柱形。
81.通过设置静态混合器23，能够将a液和b液相互搅拌，使自聚合更加充分。
82.通过设置自聚合流道22数量，能够有足够多的行程使a液和b液自聚合，保证a液和b液能够充分自聚合。
83.a液与b液充分自聚合后形成成膜液，随钻覆盖在取心筒3与岩心之间的顶部、侧面及底部空间，经一段时间后固化形成保护膜。
84.以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

技术特征：

1.一种深部原位随钻成膜保质取心装置，包括中心杆(1)，其特征在于：所述中心杆(1)上部套设有自隔离与随钻动态运移机构(2)，所述自隔离与随钻动态运移机构(2)外套设有取心筒(3)，所述自隔离与随钻动态运移机构(2)下部连接有成膜液随钻自触发运移控制机构(4)，所述成膜液随钻自触发运移控制机构(4)下方连接有成膜液原位自聚合固化成膜控制机构(5)。2.根据权利要求1所述的一种深部原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于：所述自隔离与随钻动态运移机构(2)包括两个用于自隔离与自运移成膜液的排管(6)，所述排管(6)上部连接有挤压机构(7)。3.根据权利要求2所述的一种深部原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于：所述排管(6)为柔性排管(6)。4.根据权利要求3所述的一种深部原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于:所述挤压机构(7)包括缩径件(8)，所述缩径件(8)与所述取心筒(3)固定连接。5.根据权利要求2所述的一种深部原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于：所述成膜液随钻自触发运移控制机构(4)包括释液流道(11)，所述释液流道(11)将两个所述排管(6)连通。6.根据权利要求5所述的一种深部原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于：所述释液流道(11)包括两个竖直流道(12)，两个竖直流道(12)分别与两个排管(6)连通，两个所述竖直流道(12)通过水平流道(13)连通。7.根据权利要求6所述的一种深部原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于：两个所述竖直流道(12)内分别设置有密封件(14)，所述密封件(14)连接有使密封件(14)发生位移的移动机构(15)。8.根据权利要求1所述的一种深部原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于：所述成膜液原位自聚合固化成膜控制机构(5)内设置有多个自聚合流道(22)，相邻两个自聚合流道(22)之间连通，每个所述自聚合流道(22)内设置有静态混合器(23)。9.根据权利要求8所述的一种深部原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于：所述自聚合流道(22)竖直设置。10.根据权利要求1-9任一项所述的一种深部原位随钻成膜保质取心装置的应用，其特征在于：用于深部岩石原位保质取心。

技术总结

本发明提供一种深部原位随钻成膜保质取心装置，涉及岩石的科学钻探技术领域，包括中心杆，所述中心杆上部套设有自隔离与随钻动态运移机构，所述自隔离与随钻动态运移机构外套设有取心筒，所述自隔离与随钻动态运移机构下部连接有成膜液随钻自触发运移控制机构，所述成膜液随钻自触发运移控制机构下方连接有成膜液原位自聚合固化成膜控制机构。通过设置成膜液原位自聚合固化成膜控制机构，在A液B液释放后能够进行充分的自聚合，保证取心效果。保证取心效果。保证取心效果。