CN109283030A - 一种岩芯样品线锯切割装置及其切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种岩芯样品线锯切割装置，它的传动集成机构安装在支撑架上端，传动集成机构设置金刚砂线绕线器、金刚砂线运动调节器、横向运动调节按钮、圆周运动调节按钮、调节扳手，旋转平台由上旋转平台、下旋转平台构成，旋转平台设置在传动集成机构与支撑架的支撑托盘之间，上、下旋转平台均设置夹紧装置，岩芯样品固定在两个夹紧装置之间，上、下旋转平台均设置横向运动导轨，每个横向运动导轨处均设置金刚砂线运动器，其中两个金刚砂线运动器位于同一条竖直线上，金刚砂线在这两个金刚砂线运动器间往复上下运动。本发明解决了旋转钻进取芯时脆性较明显的岩心样品破碎对岩石本身孔喉结构的破坏，最大限度的保留岩石原有孔隙结构。

Description

一种岩芯样品线锯切割装置及其切割方法

技术领域：

本发明涉及工业微/纳米CT扫描的岩芯样品制备工作，具体涉及一种岩芯样品线锯切割装置及其切割方法。

背景技术：

岩芯样品的制备是工业微/纳米CT扫描精度高低的一项重要参考指标，岩芯样品制备重点是岩芯样品直径的大小和岩芯样品制备过程中对岩石样品本身的损害程度，这直接关系到工业微/纳米CT岩芯样品扫描的精度和准确度。理论上，岩芯样品的直径越小，工业微/纳米CT岩芯样品扫描的精度越高；岩芯样品在制备过程中损害程度越小，工业微/纳米CT岩芯样品扫描越能真实的反应岩石本身的物理性质、岩石微观孔喉结构特征和岩石孔喉连通性特征。

现有的岩心取芯钻机是模拟钻井上取岩心的方法，可以制备不同尺度和规格的岩芯样品，但在实际应用过程中，存在着较为严重的问题。一方面，在取芯过程当中使用流水冷却钻头，对于水敏性岩石造成不同程度的损害，岩石内部矿物遇水膨胀变形，改变原有的孔隙结构；对于钙质或泥质胶结的碎屑岩，遇水则变成松散的岩石碎屑，破坏了岩石原有的物理性质；对于脆性较明显的岩石，在取芯机旋转钻进的过程中，产生岩石碎片和钻进时产生的岩石粉末遇水混合胶结，形成类似岩芯柱的柱状体，用外力触碰发现其比较软，是岩石碎片与岩心粉末的混合体，已经改变了岩石原有结构，直接影响工业微/纳米CT扫描结果的准确性。

现有线锯切割机一般针对较大样品进行切割，并且线锯位置固定，通过旋转样品来切割不同尺寸和规格的样品。

发明内容：

本发明的一个目的是提供一种岩芯样品线锯切割装置，这种岩芯样品线锯切割装置用于解决现有技术中现有技术中钻取岩心时导致岩芯破碎或改变岩石原有孔隙结构的问题，本发明另一个目的是提供这种岩芯样品线锯切割装置的切割方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种岩芯样品线锯切割装置包括支撑架、传动集成机构、旋转平台、金刚砂线绕线器、金刚砂线运动调节器、金刚砂线运动器,传动集成机构安装在支撑架上端，传动集成机构设置有金刚砂线绕线器、金刚砂线运动调节器、横向运动调节按钮、圆周运动调节按钮、调节扳手，旋转平台由上旋转平台、下旋转平台构成，旋转平台设置在传动集成机构与支撑架的支撑托盘之间，上旋转平台设置有上部夹紧装置，下旋转平台设置有下部夹紧装置，岩芯样品固定在上部夹紧装置与下部夹紧装置之间，上旋转平台、下旋转平台均设置有横向运动导轨，每个横向运动导轨处均设置有金刚砂线运动器，其中有两个金刚砂线运动器位于同一条竖直线上，金刚砂线在这两个金刚砂线运动器之间往复上下运动。

上述方案中传动集成机构还设置有张紧轮、张紧轮运动调节器，金刚砂线自金刚砂线绕线器出来后，经过张紧轮后，进入金刚砂线运动调节器，再进入各金刚砂线运动器，由于设置张紧轮和张紧轮运动调节器，可确保金刚砂线无跳线。

上述方案中上部夹紧装置与上旋转平台可拆卸连接，下部夹紧装置与下旋转平台可拆卸连接，可依据岩芯样品的大小 ，进行更换，切割方便。

上述方案中支撑架的支撑托盘上设置支撑件，下旋转平台安装在支撑件上面；传动集成机构下面也设置支撑件，上旋转平台安装在该支撑件下面，可保持支撑杆固定，控制旋转平台做圆周旋转运动，提高旋转平台的稳定性。

上述方案中上部夹紧装置由上部夹紧杆和上部夹紧头构成，下部夹紧装置由下部夹紧杆和下部夹紧头构成，上部夹紧头与下部夹紧头均为圆形板。

上述岩芯样品线锯切割装置的切割方法：

步骤一：根据需要切割岩芯样品直径大小，选择相应规格的试上部夹紧头和下部夹紧头，将岩芯样品放置在下部夹紧头上，调整调节扳手，使上部夹紧头接触岩芯样品上表面，并夹紧岩芯样品；

步骤二：在金刚砂线绕线器上安装金刚砂线，调节横向运动调节按钮，使金刚砂线接触到岩芯样品，启动横向运动调节按钮，使金刚砂线做垂向往复运动的同时沿横向运动导轨向岩芯样品中心线运动，切割岩芯样品，金刚砂线接触到上部夹紧头和下部夹紧头时，岩芯样品的半径达到所要切割的目标尺寸，关闭横向运动调节按钮，启动圆周运动调节按钮，金刚砂线在旋转平台的带动下开始做垂直往复运动的同时做圆周运动，继续沿圆周方向切割岩芯样品，直至旋转360°，切割岩芯样品一周为止；

步骤三：调整调节扳手，松下岩芯样品，将切割好的岩芯样品取出，重复上述操作，切割处理下一个岩芯样品。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明使得岩心样品在无水条件下进行切割，解决取芯过程当中使用流水冷却钻头，对于水敏性岩石造成不同程度的损害，岩石内部矿物遇水膨胀变形的问题；

2、本发明使用金刚砂线进行时间切割，解决了旋转钻进取芯时脆性较明显的岩心样品破碎对岩石本身孔喉结构的破坏，最大限度的保留岩石原有孔隙结构，使原本旋转钻取时易破碎的岩心样品也能成功制样，并完成工业微/纳米CT扫描；

3、本发明使切割出来的岩芯样品尺寸规则，较手工磨制样品规则、直径统一，可进行不同岩芯同等规格样品、相同分辨率条件下的工业微/纳米CT扫描对比，降低了人为误差。

4、本发明实现了圆周旋转运动切割岩芯样品，并可实现小直径样品的切割工作，较现有线锯切割机针对较大样品进行切割，并通过旋转样品进行切割有了较大改进。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是旋转平台、横向运动导轨、金刚砂线运动器之间关系示意图。

图中：1横向运动调节按钮、2圆周运动调节按钮、3调节扳手、4支撑杆、5岩芯样品、6旋转平台、7支撑托盘、8传动集成机构、9金刚砂线绕线器、10张紧轮、11张紧轮运动调节器、12金刚砂线运动调节器、13金刚砂线运动器、14上部夹紧杆、15上部夹紧头、16金刚砂线、17下部夹紧头、18下部夹紧杆、19支撑件、20横向运动导轨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1、图2所示，这种岩芯样品线锯切割装置包括支撑架、传动集成机构8、旋转平台6、金刚砂线绕线器9、金刚砂线运动调节器12、金刚砂线运动器13,传动集成机构8安装在支撑架上端，传动集成机构8内部含有传动、运动和调节部件，为设备提供动力，传动集成机构8设置有金刚砂线绕线器9、金刚砂线运动调节器12、横向运动调节按钮1、圆周运动调节按钮2、调节扳手3、张紧轮10、张紧轮运动调节器11，金刚砂线16自金刚砂线绕线器9出来后，经过张紧轮10后，进入金刚砂线运动调节器12，再进入各金刚砂线运动器13。

旋转平台6由上旋转平台、下旋转平台构成，旋转平台6设置在传动集成机构8与支撑架的支撑托盘7之间，上旋转平台设置有上部夹紧装置，下旋转平台设置有下部夹紧装置，岩芯样品5固定在上部夹紧装置与下部夹紧装置之间，上旋转平台、下旋转平台均设置有横向运动导轨20，每个横向运动导轨20处均设置有金刚砂线运动器13，其中有两个金刚砂线运动器位于同一条竖直线上，金刚砂线16在这两个金刚砂线运动器13之间往复上下运动。旋转平台6，可带动金刚砂线运动器13进行圆周旋转运动，切割岩芯样品5。

支撑架由支撑托盘7一侧设置支撑杆4构成，支撑杆4连接传动集成机构8和支撑托盘7，支撑托盘7用于支撑设备整体。

上部夹紧装置与上旋转平台可拆卸连接，下部夹紧装置与下旋转平台可拆卸连接，可依据岩芯样品5的大小，进行更换。上部夹紧装置由上部夹紧杆14和上部夹紧头15构成，下部夹紧装置由下部夹紧杆18和下部夹紧头17构成，上部夹紧头15与下部夹紧头17均为圆形板。根据所取岩芯样品5规格，更换不同规格的上部夹紧头15、下部夹紧头17。

支撑架的支撑托盘7上设置支撑件19，下旋转平台安装在支撑件19上面；传动集成机构8下面也设置支撑件19，上旋转平台安装在该支撑件19下面，可保持支撑杆4固定，控制旋转平台6做圆周旋转运动。

本发明中横向运动调节按钮1，控制金刚砂线运动调节器12带动金刚砂线运动器13进行横向运动，控制切割样品的半径。圆周运动调节按钮2，用于控制试件（岩芯样品5）支撑件，带动金刚砂线运动调节器12进行圆周旋转运动。调节扳手3用于控制试件上下固定头之间的距离，夹紧固定试件。横向运动导轨20，控制金刚砂线16做横向运动。

岩芯样品5为不同岩性、不同尺寸的岩芯样品。

金刚砂线绕线器9用于固定金刚砂线16。金刚砂线运动调节器12，控制金刚砂线16，调节横向距离，控制圆周运动。金刚砂线运动器13，控制金刚砂线16上下做垂直运动，切割岩心。金刚砂线16，切割岩芯样品5使用，可换不同型号的金刚砂线。

这种岩芯样品线锯切割装置的切割方法：

步骤一：根据需要切割岩芯样品直径大小，选择不同规格的上部夹紧头15和下部夹紧头17，将上部夹紧头15和下部夹紧头17安装在上部夹紧杆14和下部夹紧杆18上，然后将岩芯样品5放置在下部夹紧头17上，调整调节扳手3，使上部夹紧头15接触岩芯样品5上表面，并夹紧岩芯样品5；

步骤二：在金刚砂线绕线器9上安装金刚砂线16，调节横向运动调节按钮1，使金刚砂线16接触到岩芯样品5，启动横向运动调节按钮1，使金刚砂线16做垂向往复运动的同时沿横向运动导轨20向岩芯样品5中心线运动，切割岩芯样品5，金刚砂线16接触到上部夹紧头15和下部夹紧头17时，岩芯样品5的半径达到所要切割的目标尺寸，关闭横向运动调节按钮1，启动圆周运动调节按钮2，金刚砂线16在旋转平台6的带动下开始做垂直往复运动的同时做圆周运动，继续沿圆周方向切割岩芯样品5，直至旋转360°，切割岩芯样品5一周为止；

步骤三：调整调节扳手3，松下岩芯样品5，将切割好的岩芯样品5取出，重复上述操作，切割处理下一个岩芯样品。

本发明解决了现有技术中钻取岩心时导致岩芯破碎或改变岩石原有孔隙结构的问题，最大限度的保持岩芯的原有物理性质和孔喉结构，提高工业微/纳米CT扫描结果的精度和准确性。本发明的提供的岩芯样品线锯切割方法，通过固定岩芯样品位置，岩芯在被切割的过程中固定不动，按圆周旋转线锯金刚砂线，由上下运动同时随着旋转平台旋转的金刚砂线完成切割任务，实现小样品的切割工作。

Claims (6)

1.一种岩芯样品线锯切割装置，其特征在于：这种岩芯样品线锯切割装置包括支撑架、传动集成机构（8）、旋转平台（6）、金刚砂线绕线器（9）、金刚砂线运动调节器（12）、金刚砂线运动器（13）,传动集成机构（8）安装在支撑架上端，传动集成机构（8）设置有金刚砂线绕线器（9）、金刚砂线运动调节器（12）、横向运动调节按钮（1）、圆周运动调节按钮（2）、调节扳手（3），旋转平台（6）由上旋转平台、下旋转平台构成，旋转平台设置在传动集成机构（8）与支撑架的支撑托盘（7）之间，上旋转平台设置有上部夹紧装置，下旋转平台设置有下部夹紧装置，岩芯样品（5）固定在上部夹紧装置与下部夹紧装置之间，上旋转平台、下旋转平台均设置有横向运动导轨（20），每个横向运动导轨（20）处均设置有金刚砂线运动器（13），其中有两个金刚砂线运动器位于同一条竖直线上，金刚砂线（16）在这两个金刚砂线运动器（13）之间往复上下运动。

2.根据权利要求1所述的岩芯样品线锯切割装置，其特征在于：所述的传动集成机构（8）还设置有张紧轮（10）、张紧轮运动调节器（11），金刚砂线（16）自金刚砂线绕线器（9）出来后，经过张紧轮（10）后，进入金刚砂线运动调节器（12），再进入各金刚砂线运动器（13）。

3.根据权利要求2所述的岩芯样品线锯切割装置，其特征在于：所述的上部夹紧装置与上旋转平台可拆卸连接，下部夹紧装置与下旋转平台可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的岩芯样品线锯切割装置，其特征在于：所述的支撑架的支撑托盘（7）上设置支撑件（19），下旋转平台安装在支撑件（19）上面；传动集成机构（8）下面也设置支撑件（19），上旋转平台安装在该支撑件（19）下面。

5.根据权利要求4所述的岩芯样品线锯切割装置，其特征在于：所述的上部夹紧装置由上部夹紧杆（14）和上部夹紧头（15）构成，下部夹紧装置由下部夹紧杆（18）和下部夹紧头（17）构成，上部夹紧头（15）与下部夹紧头（17）均为圆形板。

6.一种权利要求5所述的岩芯样品线锯切割装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：根据需要切割岩芯样品直径大小，选择相应规格的上部夹紧头（15）和下部夹紧头（17），将岩芯样品（5）放置在下部夹紧头（17）上，调整调节扳手（3），使上部夹紧头（15）接触岩芯样品（5）上表面，并夹紧岩芯样品（5）；

步骤二：在金刚砂线绕线器（9）上安装金刚砂线（16），调节横向运动调节按钮（1），使金刚砂线（16）接触到岩芯样品（5），启动横向运动调节按钮（1），使金刚砂线（16）做垂向往复运动的同时沿横向运动导轨（20）向岩芯样品（5）中心线运动，切割岩芯样品（5），金刚砂线（16）接触到上部夹紧头（15）和下部夹紧头（17）时，岩芯样品（5）的半径达到所要切割的目标尺寸，关闭横向运动调节按钮（1），启动圆周运动调节按钮（2），金刚砂线（16）在旋转平台（6）的带动下开始做垂直往复运动的同时做圆周运动，继续沿圆周方向切割岩芯样品（5），直至旋转360°，切割岩芯样品（5）一周为止；

步骤三：调整调节扳手（3），松下岩芯样品（5），将切割好的岩芯样品（5）取出，重复上述操作，切割处理下一个岩芯样品。