一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置

1.本发明涉及岩石的科学钻探技术领域，具体涉及一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置。

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保湿保光取心技术。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.为实现深部原位保质保湿保光技术的工程应用，需首先在实验室内构建深部原位取心工况状态，实现原位工况下的随钻成膜模拟验证，现有的模拟装置结构存在问题，并不能很好的模拟取心的实际工作状态。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，解决现有技术中模拟装置结构存在问题，并不能很好的模拟取心的实际工作状态的技术问题。
5.本发明公开了一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，包括用于放置取心模块和岩心的模拟舱，所述模拟舱上部密封设置有推送机构，所述推送机构与所述取心模块连接，所述模拟舱一侧上部设置有出气口，所述出气口下方的模拟舱上设置有进液口，所述模拟舱外设置有加热装置。
6.工作原理：使用时，先将岩心放入模拟舱底部，再放入取心模块，然后将取心模块与推送机构连接进行密封，从进液口向模拟舱内注入油、水或钻井液等介质液，从出气口排出模拟舱内的空气，然后使用推送机构推动取心模块，模拟取心。通过设置加热装置，能够为模拟舱进行加热，模拟真实取心过程中的温度，能够得到取心模块更加准确的工作状态。通过设置推送机构，能够与取心模块联动，进行取心动作的模拟。
7.进一步的，所述推送机构为油缸推送机构。
8.进一步的，所述油缸推送机构内设置有活塞，所述活塞将油缸分割为上油缸和下油缸。
9.通过设置活塞，能够将油缸分割为上油缸和下油缸，再通过注油控制活塞进行上下移动，从而控制取心模块进行模拟工作。
10.进一步的，所述活塞连接有推杆，所述推杆与所述取心模块连接。
11.通过设置推杆，推杆能够在活塞的带动下进行上下移动，从而带动取心模块进行
模拟工作。
12.进一步的，所述推杆与所述动密封机构通过动密封连接。
13.通过设置动密封连接，能保证推杆顶端油缸与底端模拟舱压力隔绝，确保推杆能稳定上下移动，触发取心模拟过程。
14.进一步的，所述推杆数量为2-4个。
15.通过设置推杆数量，能使取心模块受均匀推动力，够保证取心模块的稳定工作。
16.进一步的，所述上油缸连接有第一注油口，所述第一注油口延伸到所述上油缸顶部。
17.通过设置第一注油口和第一注油口延伸位置，能够对上油缸进行注油，实现活塞的下移。
18.进一步的，所述下油缸连接有第二注油口，所述第二注油口延伸至下油缸底部。
19.通过设置第二注油口和第二注油口延伸位置，能够对下油缸进行注油，实现活塞的上移。
20.进一步的，所述加热装置为加热线圈。
21.通过设置加热线圈，能够方便的控制温度，由于环形设计，加热面积更大，可以在短时间内产生大量热量。
22.进一步的，所述推送机构与模拟舱连接处设置有动密封机构。
23.通过设置动密封机构，使将推送机构上部油缸液压油与模拟舱内介质液隔绝，防止液体连通失压；同时使推杆机构扶正居中，有利于使推杆运行保持稳定。
24.进一步的，所述模拟舱内设置有中心杆吊装台。
25.通过设置中心杆吊装台，便于取心模块的安装，使取心模块在工作过程中能够保持稳定，同时模拟取心时中心杆静止工况。
26.进一步的，所述模拟舱底部设置有岩心底座。
27.通过设置岩心底座，能够将岩心固定，保证取心能够稳定进行。
28.进一步的，所述密封舱外套设有防护罩。
29.通过设置防护罩，隔绝模拟舱外壁加热圈高温烫伤，并防止压力泄露隐患对实验人员造成伤害。
30.进一步的，所述防护罩上部设置有上封盖。
31.通过设置上封盖，对模拟舱顶部进行高压螺纹密封。
32.进一步的，所述防护罩下部设置有下封盖。
33.通过设置下封盖，对模拟舱底部进行高压螺纹密封。
34.进一步的，所述下封盖底部设置有用于固定防护罩的固定底座。
35.通过设置固定底座，能够将防护罩固定，保证模拟的正常进行。
36.进一步的，所述取心模块包括中心杆，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，所述自隔离与随钻动态运移机构与所述推送机构连接。
37.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。
38.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，所述挤压机构与所述推送机构连接。
39.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。
40.进一步的，所述排管为柔性排管。
41.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。
42.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。
43.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。
44.进一步的，所述缩径件包括用于压紧排管的紧压段。
45.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。
46.进一步的，所述紧压段下部连接有倾斜段。
47.通过设置倾斜段，能够减小缩径件受到的阻力，便于a液和b液的进行运移。
48.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。
49.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。
50.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。
51.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。
52.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。
53.进一步的，所述密封件为密封活塞。
54.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。
55.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。
56.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。
57.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。
58.进一步的，所述弹性件为弹簧。
59.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。
60.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。
61.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。
62.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。
63.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。
64.进一步的，所述静态混合器为sv型、sl型或sx型。
65.进一步的，所述自聚合流道数量为5-10个。
66.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。
67.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。
68.与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
69.1.现有模拟装置模拟取心时是岩心向上运动，进入取心筒中，与工程实际取心过程相反，本装置取心过程为岩心不动，取心器向下运动取得岩心，与工程实际取心过程相同，对取心过程的模拟程度提高；
70.2.通过设置加热装置，能够为模拟舱进行加热，模拟真实取心过程中的温度，能够得到取心模块更加准确的工作状态。通过设置推送机构，能够与取心模块联动，进行取心动作的模拟；
71.3.通过设置活塞，能够将油缸分割为上油缸和下油缸，再通过注油控制活塞进行上下移动，从而控制取心模块进行模拟工作；
72.4.通过设置推杆，推杆能够在活塞的带动下进行上下移动，从而带动取心模块进行模拟工作；
73.5.将密封连接形式由法兰式改为螺纹式，提高了模拟平台的承压能力，能实现更高温高压环境的模拟；
74.6.通过设置推杆数量，能够保证取心模块的稳定工作；
75.7.通过设置第一注油口和第一注油口延伸位置，能够对上油缸进行注油，实现活塞的下移；
76.8.通过设置第二注油口和第二注油口延伸位置，能够对下油缸进行注油，实现活塞的上移；
77.9.通过设置加热线圈，能够方便的控制温度，由于环形设计，加热面积更大，可以在短时间内产生大量热量；
78.10.通过设置动密封机构，使将推送机构上部油缸液压油与模拟舱内介质液隔绝，防止液体连通失压；同时使推杆机构扶正居中，有利于使推杆运行保持稳定；
79.11.通过设置中心杆吊装台，便于取心模块的安装，使取心模块在工作过程中能够保持稳定；
80.12.通过设置岩心底座，能够将岩心固定，保证取心能够稳定进行；
81.13.通过设置防护罩，隔绝模拟舱外壁加热圈高温烫伤，并防止压力泄露隐患对实
验人员造成伤害。
附图说明
82.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。
83.图1为本发明取心模拟装置结构示意图；
84.图2为本发明取心模块结构示意图；
85.图3为本发明取心模块另一角度结构示意图；
86.图4为本发明自隔离与随钻动态运移机构结构示意图；
87.图5为本发明自隔离与随钻动态运移机构剖面结构示图；
88.图6为本发明成膜液随钻自触发运移控制机构结构示意图；
89.图7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；
90.图8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。
91.图中：1-模拟舱，2-推送机构，3-取心模块，4-出气口，5-进液口，6-加热装置，7-活塞，8-上油缸，9-下油缸，10-推杆，11-第一注油口，12-第二注油口，13-动密封机构，14-中心杆吊装台，15-岩心底座，16-防护罩，17-上封盖，18-下封盖，19-固定底座，20-中心杆，21-自隔离与随钻动态运移机构，22-取心筒，23-成膜液随钻自触发运移控制机构，24-成膜液原位自聚合固化成膜控制机构，25-排管，26-挤压机构，27-缩径件，28-紧压段，29-倾斜段，30-释液流道，31-竖直流道，32-水平流道，33-密封件，34-移动机构，35-滑块，36-凹槽，37-固定底座，38-弹性件，39-斜面，40-汇合流道，41-自聚合流道，42-静态混合器。
具体实施方式
92.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。
93.一种用于深部原位随钻成膜保质取心模块，其具体结构如图2-图8所示，所述取心模块3包括中心杆20，所述中心杆20上部套设有自隔离与随钻动态运移机构21，所述自隔离与随钻动态运移机构21外套设有取心筒22，所述自隔离与随钻动态运移机构21下部连接有成膜液随钻自触发运移控制机构23，所述成膜液随钻自触发运移控制机构23下方连接有成膜液原位自聚合固化成膜控制机构24，所述自隔离与随钻动态运移机构21包括两个用于自隔离与自运移成膜液的排管25，所述排管25上部连接有挤压机构26，所述挤压机构26与所述推送机构2连接，所述排管25为柔性排管。
94.所述挤压机构26包括缩径件27，所述缩径件27与所述取心筒22固定连接，所述缩径件27包括用于压紧排管25的紧压段28，所述紧压段28下部连接有倾斜段29，所述成膜液随钻自触发运移控制机构23包括释液流道30，所述释液流道30将两个所述排管25连通。
95.所述释液流道30包括两个竖直流道31，两个竖直流道31分别与两个排管25连通，两个所述竖直流道31通过水平流道32连通，两个所述竖直流道31内分别设置有密封件33，
所述密封件33连接有使密封件33发生位移的移动机构34，所述密封件33为密封活塞7，所述移动机构34包括两个滑块35，所述滑块35上设置有放置所述密封件33的凹槽36，两个所述滑块35之间连接有固定底座3719，所述固定底座3719与所述滑块35之间连接有弹性件38，所述弹性件38为弹簧，所述水平流道32还连接有汇合流道40的一端，所述汇合流道40的另一端连接有成膜液原位自聚合固化成膜控制机构24，所述成膜液原位自聚合固化成膜控制机构24内设置有多个自聚合流道41，相邻两个自聚合流道41之间连通，每个所述自聚合流道41内设置有静态混合器42。
96.每个所述滑块35靠近取心筒22的一端设置有斜面39，且所述滑块35初始位置在所述取心筒22运动路线上。
97.通过设置成膜液原位自聚合固化成膜控制机构24，在a液b液释放后能够进行充分的自聚合，保证取心效果。
98.通过设置挤压机构26和排管25，挤压机构26能够挤压排管25，驱动排管25中的a液和b液自运移。
99.通过设置柔性排管25，便于对排管25进行挤压，驱动a液与b液进行自运移。
100.使用时，缩径件27在取心筒22的带动下向下移动，实现对排管25的挤压，不再增加额外的推送机构2。
101.通过设置紧压段28，能够将排管25紧压在中心杆20上，避免中心杆20与排管25产生相对滑动。
102.通过设置倾斜段29，能够减小缩径件27受到的阻力，便于驱动a液和b液的自运移。
103.通过设置竖直流道31和水平流道32，可以通过竖直流道31将a液和b液自聚合到水平流道32。
104.通过设置密封件33，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34将密封件33移开，即可实现自聚合，取心完成后拆开进行复位。
105.通过设置滑块35和凹槽36，滑槽在移动的过程中，密封件33在重力和a液b液液体压力作用下可以自动落入凹槽36中，实现竖直流道31和水平流道32的连通。
106.通过设置底座和弹性件38，滑块35在外力的作用下发生位移，并挤压弹性件38，滑块35发生位移后使凹槽36移动到密封件33下方，密封件33在重力作用下落入凹槽36中，实现竖直流道31和水平流道32的连通。
107.通过设置斜面39，取心筒22在向下移动的过程中先接触到斜面39，斜面39在取心筒22的运动下向内发生位移，实现滑块35的移动。
108.通过设置多个自聚合流道41，能够设置足够长度的静态混合器42，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。
109.实施例1
110.一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，使用上述取心模块3，其具体结构如图1所示，包括用于放置取心模块3和岩心的模拟舱1，所述模拟舱1上部密封设置有推送机构2，所述推送机构2与所述取心模块3连接，所述模拟舱1一侧上部设置有出气口4，所述出气口4下方的模拟舱1上设置有进液口5，所述模拟舱1外设置有加热装置6。
111.工作原理：使用时，先将岩心放入模拟舱1底部，再放入取心模块3，然后将取心模
块3与推送机构2连接进行密封，从进液口5向模拟舱1内注入油、水或钻井液等介质液，从出气口4排出模拟舱1内的空气，然后使用推送机构2推动挤压机构26，挤压机构26挤压柔性排管25，柔性排管25中的a液b液从成膜液随钻自触发运移控制机构23中释放到成膜液原位自聚合固化成膜控制机构24中进行混合。通过设置加热装置6，能够为模拟舱1进行加热，模拟真实取心过程中的温度，能够得到取心模块3更加准确的工作状态。通过设置推送机构2，能够与取心模块3联动，进行取心动作的模拟。
112.实施例2
113.本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1所示，其在实施方式1的基础上公开了如下改进，所述推送机构2为油缸推送机构2，所述油缸推送机构2内设置有活塞7，所述活塞7将油缸分割为上油缸8和下油缸9，所述活塞7连接有推杆10，所述推杆10与所述取心模块3连接，所述推杆10与所述取心模块3通过螺纹连接，所述推杆10数量为4个，所述上油缸8连接有第一注油口11，所述第一注油口11延伸到所述上油缸8顶部，所述下油缸9连接有第二注油口12，所述第二注油口12延伸至下油缸9底部。
114.通过设置活塞7，能够将油缸分割为上油缸8和下油缸9，再通过注油控制活塞7进行上下移动，从而控制取心模块3进行模拟工作。
115.通过设置推杆10，推杆10能够在活塞7的带动下进行上下移动，从而带动取心模块3进行模拟工作。
116.通过设置动密封连接，能保证推杆10顶端油缸与底端模拟舱1压力隔绝，确保推杆10能稳定上下移动，触发取心模拟过程。
117.通过设置推杆10数量，能够保证取心模块3的稳定工作。
118.通过设置第一注油口11和第一注油口11延伸位置，能够对上油缸8进行注油，实现活塞7的下移。
119.通过设置第二注油口12和第二注油口12延伸位置，能够对下油缸9进行注油，实现活塞7的上移。
120.实施例3
121.本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图1所示，其在实施方式2的基础上公开了如下改进，所述加热装置6为加热线圈，所述推送机构2与模拟舱1连接处设置有动密封机构13，所述模拟舱1内设置有中心杆吊装台14，所述模拟舱1底部设置有岩心底座15，所述密封舱外套设有防护罩16，所述防护罩16上部设置有上封盖17，所述防护罩16下部设置有下封盖18，所述下封盖18底部设置有用于固定防护罩16的固定底座19。
122.通过设置加热线圈，能够方便的控制温度，由于环形设计，加热面积更大，可以在短时间内产生大量热量。
123.通过设置动密封机构13，使将推送机构2上部油缸液压油与模拟舱1内介质液隔绝，防止液体连通失压；同时使推杆10机构扶正居中，有利于使推杆10运行保持稳定。
124.通过设置中心杆吊装台14，便于取心模块3的安装，使取心模块3在工作过程中能够保持稳定，同时模拟取心时中心杆20静止工况。
125.通过设置岩心底座15，能够将岩心固定，保证取心能够稳定进行。
126.通过设置防护罩16，隔绝模拟舱1外壁加热圈高温烫伤，并防止压力泄露隐患对实验人员造成伤害。
127.通过设置上封盖17，对模拟舱1顶部进行高压螺纹密封。
128.通过设置下封盖18，对模拟舱1底部进行高压螺纹密封。
129.通过设置固定底座19，能够将防护罩16和下封盖18固定，保证模拟的正常进行。
130.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：

1.一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，包括用于放置取心模块(3)和岩心的模拟舱(1)，所述模拟舱(1)上部密封设置有推送机构(2)，所述推送机构(2)与所述取心模块(3)连接，所述模拟舱(1)一侧上部设置有出气口(4)，所述出气口(4)下方的模拟舱(1)上设置有进液口(5)，所述模拟舱(1)外设置有加热装置(6)。2.根据权利要求1所述的一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，其特征在于：所述推送机构(2)为油缸推送机构(2)。3.根据权利要求2所述的一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，其特征在于：所述油缸推送机构(2)内设置有活塞(7)，所述活塞(7)将油缸分割为上油缸(8)和下油缸(9)。4.根据权利要求3所述的一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，其特征在于:所述活塞(7)连接有推杆(10)，所述推杆(10)与所述取心模块(3)连接。5.根据权利要求4所述的一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，其特征在于：所述推杆(10)与所述取心模块(3)通过螺纹连接。6.根据权利要求3所述的一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，其特征在于：所述上油缸(8)连接有第一注油口(11)，所述第一注油口(11)延伸到所述上油缸(8)顶部。7.根据权利要求3所述的一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，其特征在于：所述下油缸(9)连接有第二注油口(12)，所述第二注油口(12)延伸至下油缸(9)底部。8.根据权利要求1所述的一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，其特征在于：所述推送机构(2)与推杆(10)连接处设置有动密封机构(13)。9.根据权利要求1所述的一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，其特征在于：所述取心模块(3)包括中心杆(20)，所述中心杆(20)上部套设有自隔离与随钻动态运移机构(21)，所述自隔离与随钻动态运移机构(21)外套设有取心筒(22)，所述自隔离与随钻动态运移机构(21)下部连接有成膜液随钻自触发运移控制机构(23)，所述成膜液随钻自触发运移控制机构(23)下方连接有成膜液原位自聚合固化成膜控制机构(24)，自隔离与随钻动态运移机构(21)与所述推送机构(2)连接。10.根据权利要求1-9任一项所述的一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置的应用，其特征在于：用于模拟深部岩石原位保质取心。

技术总结

本发明提供一种用于深部原位随钻成膜保质取心的模拟装置，涉及岩石的科学钻探技术领域，包括用于放置取心模块和岩心的模拟舱，所述模拟舱上部密封设置有推送机构，所述推送机构与所述取心模块连接，所述模拟舱一侧上部设置有出气口，所述出气口下方的模拟舱上设置有进液口，所述模拟舱外设置有加热装置。现有模拟装置模拟取心时是岩心向上运动，进入取心筒中，与工程实际取心过程相反，本装置取心过程为岩心不动，取心器向下运动取得岩心，与工程实际取心过程相同。实际取心过程相同。实际取心过程相同。